RGB-LED背光系統(tǒng)的散熱研究

　　4. 1 鋁基的陽極氧化處理

　　鋁基首先要進(jìn)行襯底表面脫脂和消毒處理，然后放進(jìn)充滿電解質(zhì)的電解槽中。電解質(zhì)可以是硫酸或者草酸，電解質(zhì)由氧化層的性能要求和工藝條件決定。在氧化處理的過程中，鋁基表面作為陽極。

　　工藝條件包括電解液濃度， 電流強(qiáng)度和電解溫度，為了得到合格的陽極氧化絕緣層，電解時(shí)間應(yīng)該被控制好。

　　4. 2 磁控濺射技術(shù)鍍膜

　　在開始鍍膜之前，我們首先需要在陽極氧化絕緣層上用光刻或者掩膜技術(shù)畫出電路圖。如采用光刻工藝制作電路圖形時(shí)，要在氧化處理好的鋁板上涂布感光、曝光、顯影等處理，在將鋁板裝夾到?jīng)]有掩膜的夾具上。如采用掩膜工藝制作電路圖形時(shí)，只是在裝夾氧化處理好的鋁板時(shí)在夾具的面上裝掩膜板即可。

　　4. 3 后道工序

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對鍍好膜的鋁基絕緣氧化印刷電路板在相應(yīng)的位置涂助焊劑和阻焊劑，以便安裝電子元器件。

　　5 熱阻計(jì)算方法

　　熱阻，即導(dǎo)熱物質(zhì)阻止熱量從熱源傳導(dǎo)到吸熱設(shè)備的一種阻抗，其單位為℃ /W，如圖6 所示。

圖6 熱阻即導(dǎo)熱物質(zhì)阻止熱量從熱源傳導(dǎo)到吸熱設(shè)備的一種阻抗

　　熱阻的定義如下:

　　其中，Rθ為兩點(diǎn)之間的熱阻，ΔT 為這兩點(diǎn)間的溫度差，P 為熱量在這兩點(diǎn)間的傳播速率。

　　5. 1 熱阻計(jì)算方法

　　測量LED 熱特性的主要方法有紅外熱成像法、光譜法、光功率法、引腳溫度法和電氣參數(shù)法。本文提出了一個(gè)改進(jìn)的電氣參數(shù)法。我們看一個(gè)結(jié)點(diǎn)與環(huán)境之間的熱阻測量的例子，參照圖7。

圖7 結(jié)點(diǎn)與環(huán)境之間的熱阻的計(jì)算方法示意圖

　　結(jié)點(diǎn)與環(huán)境之間的熱阻有如下表達(dá):

　　其中，Rθj － a為結(jié)點(diǎn)與環(huán)境之間的熱阻，Tj為結(jié)點(diǎn)的溫度，Ta為環(huán)境溫度，P 為在熱平衡狀態(tài)下LED的散熱功率，有如下表達(dá)式:

　　其中，PEL為電功率，POPT為光功率。如果電流足夠小，結(jié)點(diǎn)溫度變化量ΔTj與正向電壓變化量ΔVf呈良好的線性關(guān)系，因此，結(jié)點(diǎn)溫度可以做如下表達(dá):

　　其中，K 為溫度靈敏度系數(shù)。此外，最初的結(jié)點(diǎn)的溫度Tj0幾乎和環(huán)境溫度Ta相同，所以，結(jié)點(diǎn)與環(huán)境之間的溫度差可用以下關(guān)系描述:

　　通過整合公式(2)、(3) 和(5) ，我們最終可以得到如下公式:

　　5. 2 結(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱阻測量步驟

　　從公式( 6 ) 可以看出， 為了確定材料熱阻Rθj － a，必須確定結(jié)點(diǎn)上升的溫度、進(jìn)入測試LED 電功率和光功率。通過測量測試LED 的正向電壓的變化量，結(jié)點(diǎn)上升的溫度可以很容易的確定，如公式(4) 所示。通過將測試LED 的正向電壓和正向電流相乘，其電功率可以輕松計(jì)算而得。但其光功率卻不好確定，因?yàn)檩^電功率而言光功率實(shí)在太小了，因此我們忽略它的影響。

　　結(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱阻測量步驟如下所述，其測量設(shè)備的示意圖如圖8 所示。

　　1) 選擇一個(gè)大功率LED 為加熱LED 并且選擇一個(gè)常規(guī)的LED 作為測試LED。

　　2) 根據(jù)公式(4) 所示，測量并計(jì)算測試LED的溫度靈敏度系數(shù)K，或在某些技術(shù)文件中查找。

　　3) 電隔離兩個(gè)LED。

　　4) 用細(xì)長導(dǎo)線將加熱LED 正極一端與測試LED 正極一端相焊接，并將他們公共的陰極相連。

　　由于它們將用于承載加熱電流與測量測試LED 的ΔVf，所以導(dǎo)線需要足夠長以用于外部的擴(kuò)展。

　　5) 在測試電流If很小的情況下，測量測試LED的初始Vf0 。只有測試電流非常小時(shí)， 才會(huì)產(chǎn)生很少量的熱量。

　　6) 給加熱LED 加上設(shè)計(jì)之后的電壓。由于要使設(shè)備熱穩(wěn)定，所以至少保持這種狀態(tài)30 分鐘。

　　7) 在加熱電流下，測量測試LED 的Vf 。

　　8) 關(guān)閉加熱LED，并立即再設(shè)計(jì)電流下，再次測量測試LED 的Vf1 。

　　9) 將ΔVf( Vf1 － Vf0) 與K 相乘以計(jì)算測試LED 的ΔTj 。

　　10) 將Vf與If相乘以計(jì)算散熱功率，這里我們假設(shè)散熱功率等于它的電功率。

　　11) 利用公式(6 ) 計(jì)算結(jié)點(diǎn)與環(huán)境之間的熱阻。