RGB-LED背光系統的散熱研究

　　4. 1 鋁基的陽極氧化處理

　　鋁基首先要進行襯底表面脫脂和消毒處理，然后放進充滿電解質的電解槽中。電解質可以是硫酸或者草酸，電解質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， 電流強度和電解溫度，為了得到合格的陽極氧化絕緣層，電解時間應該被控制好。

　　4. 2 磁控濺射技術鍍膜

　　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畫出電路圖。如采用光刻工藝制作電路圖形時，要在氧化處理好的鋁板上涂布感光、曝光、顯影等處理，在將鋁板裝夾到沒有掩膜的夾具上。如采用掩膜工藝制作電路圖形時，只是在裝夾氧化處理好的鋁板時在夾具的面上裝掩膜板即可。

　　4. 3 后道工序

　　根據設計要求，對鍍好膜的鋁基絕緣氧化印刷電路板在相應的位置涂助焊劑和阻焊劑，以便安裝電子元器件。

　　5 熱阻計算方法

　　熱阻，即導熱物質阻止熱量從熱源傳導到吸熱設備的一種阻抗，其單位為℃ /W，如圖6 所示。

圖6 熱阻即導熱物質阻止熱量從熱源傳導到吸熱設備的一種阻抗

　　熱阻的定義如下:

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

　　5. 1 熱阻計算方法

　　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法。本文提出了一個改進的電氣參數法。我們看一個結點與環境之間的熱阻測量的例子，參照圖7。

圖7 結點與環境之間的熱阻的計算方法示意圖

　　結點與環境之間的熱阻有如下表達:

　　其中，Rθj － a為結點與環境之間的熱阻，Tj為結點的溫度，Ta為環境溫度，P 為在熱平衡狀態下LED的散熱功率，有如下表達式:

　　其中，PEL為電功率，POPT為光功率。如果電流足夠小，結點溫度變化量ΔTj與正向電壓變化量ΔVf呈良好的線性關系，因此，結點溫度可以做如下表達:

　　其中，K 為溫度靈敏度系數。此外，最初的結點的溫度Tj0幾乎和環境溫度Ta相同，所以，結點與環境之間的溫度差可用以下關系描述:

　　通過整合公式(2)、(3) 和(5) ，我們最終可以得到如下公式:

　　5. 2 結點到環境的熱阻測量步驟

　　從公式( 6 ) 可以看出， 為了確定材料熱阻Rθj － a，必須確定結點上升的溫度、進入測試LED 電功率和光功率。通過測量測試LED 的正向電壓的變化量，結點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算而得。但其光功率卻不好確定，因為較電功率而言光功率實在太小了，因此我們忽略它的影響。

　　結點到環境的熱阻測量步驟如下所述，其測量設備的示意圖如圖8 所示。

　　1) 選擇一個大功率LED 為加熱LED 并且選擇一個常規的LED 作為測試LED。

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

　　3) 電隔離兩個LED。

　　4) 用細長導線將加熱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，所以導線需要足夠長以用于外部的擴展。

　　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， 才會產生很少量的熱量。

　　6) 給加熱LED 加上設計之后的電壓。由于要使設備熱穩定，所以至少保持這種狀態30 分鐘。

　　7) 在加熱電流下，測量測試LED 的Vf 。

　　8) 關閉加熱LED，并立即再設計電流下，再次測量測試LED 的Vf1 。

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

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

　　11) 利用公式(6 ) 計算結點與環境之間的熱阻。