Почему керосин останавливает мои красные светодиоды?

Первоначально я разместил это на сайте chem.stackexchange, но не получил никаких ответов, поэтому я публикую его здесь.

Короче говоря - у нас есть электронный продукт, который погружен в топливо (керосин является одним из них) и использует светодиод RGB ( щелкните здесь для таблицы данных ). Из-за проблемы с герметизацией в корпусе керосин смог проникнуть и покрыть печатные платы. Что интересно, так это влияние, которое оказало на печатную плату. Функциональность печатной платы не изменилась, за исключением того факта, что красный светодиод в модуле RGB LED полностью перестал светиться. Мы повторили это вручную, погрузив 2 новые печатные платы в керосин на один день, а затем вынув их, включив и увидев, что красный светодиод перестает светиться полностью. Зеленый и синий светодиоды продолжают светиться очень хорошо.

Проверка неисправных плат показывает, что других электрических неисправностей нет. Это просто красный светодиод, который полностью перестает светиться. Мы измерили прямое напряжение на каждом из светодиодов в состоянии неисправности, но не заметили существенной разницы, которая могла бы объяснить неисправность.

После того, как платы высохли, красный светодиод снова начинает работать. Так что проблема не постоянная.

Глядя на последнюю страницу таблицы, материал светодиодов указан как AlGaInP / GaAs . Есть ли очевидная реакция между керосином и этими материалами, которая объясняет, почему перестает работать только красный светодиод?

Обновление 1 : я провел следующие эксперименты:

• Капающий керосин на светодиод.
• Погружая светодиод PCB + в керосин во время работы.

(Видео, чтобы продолжить позже сегодня, надеюсь)

В обоих случаях не было ощутимого влияния на светодиод - он продолжал работать просто отлично. Казалось бы, это указывает на то, что проблема заключается не только в оптической проблеме между керосином и светодиодом. До сих пор проблема возникала только после выдержки светодиода в керосине в течение некоторого времени.

Обновление 2 : Я взял новую печатную плату со светодиодом (пока не проводил никаких испытаний только со светодиодом) и пропитал ее керосином. Я сделал несколько близких фотографий светодиода до замачивания, после замачивания, когда он не работает, и после того, как он возобновил работу после того, как его оставили высыхать.

На фотографиях видно, что у светодиодного объектива есть очень явные выпуклости в период, когда он не работает. Когда выпуклость отступает, светодиод снова загорается.

К сожалению, на плате не установлена ​​камера, чтобы увидеть точный момент, когда она перестает работать. Я позволил бы этому впитываться в течение часа, прежде чем он перестал работать. Время от времени я проверял светодиод и не заметил изменений в яркости светодиодов. Я пришел, чтобы проверить это однажды, и это было просто выключено. Я подозреваю, что изменение внезапно.

Судя по припухлости, я собираюсь догадаться, что внутри есть какое-то механическое повреждение, которое что-то движет, и как только припухлость отступает, он возвращается в исходное положение.

Слева: пропитанный керосином светодиод; Справа: нормальный светодиод

Светодиод в неисправном состоянии после замачивания

Нормальный светодиод

Слева: пропитанный керосином светодиод после высыхания и в рабочем состоянии; Справа: нормальный светодиод

Пропитанный керосином светодиод после оставления для просушки и в рабочем состоянии

Мы измерили прямое напряжение и не заметили никаких изменений.

Физически я почти уверен, что это означает, что полупроводниковый интерфейс все еще производит фотоны с той же скоростью и длиной волны, что и раньше.

Итак, что-то происходит с этими фотонами.

Что вам нужно сделать, это получить работающий источник красного света той же длины волны (например, другой из ваших светодиодов), извлечь материал «линзы» из «донорного» светодиода:

например, отрезав его бритвенным лезвием, проверив прохождение красного света до и после замачивания этого материала в керосине.

Так как этот объектив крошечный, вам, вероятно, следует использовать что-то вроде куска картона с отверстием, пробитым в нем какой-то иглой (не позволяйте отверстию становиться маленьким, чтобы не иметь большой дифракции ...) и поместите линзу перед этим отверстием.

Я предполагаю, что вымачивание материала в керосине приводит к резкому изменению оптических свойств, и это вполне может означать, что либо

1. Ваша линза теперь поглощает красный свет или
2. Ваша линза теперь не фокусирует красный свет, а распространяет его.

Чтобы исключить 2., вам понадобится очень очень темная комната и какой-нибудь способ угадать время распространения света. Таким образом, по сути, без лабораторного оборудования для оптического проектирования, в любом случае, керосин содержит смесь различных углеводородов, которые растворимы в других углеводородах, таких как прозрачный материал, используемый для защиты реальных светодиодов и в качестве линзы.

Мои 5 центов:

Большинство светодиодов сегодня покрыты силиконом. Силикон обладает хорошей проницаемостью для ЛОС (летучих органических соединений, например, алканов и их изомеров), которые являются частью керосина.

ЛОС, поступающие в силикон, могут взаимодействовать с силиконовой матрицей, изменяя ее оптические свойства. Часто наблюдаемое повреждение: горшок / хрусталик может стать молочным или рассеянным, и может наблюдаться пожелтение.

Некоторые летучие органические соединения будут разбиты синим светом светодиода, что обычно приводит к потемнению светодиода / линз.

Известно, что эти эффекты (частично) обратимы. Т.е. обесцвечивание линз исчезнет, ​​если ЛОС снова смогут выдыхаться. Это происходит быстрее, если нагревается в условиях работы светодиода.

Итак, мое объяснение таково: Редактировать: Высоко спекулятивные Большие количества керосина могут содержать также ароматические соединения, которые, как известно, оптически активны (например, см. Пигменты азокрасителей ). Ван-дер-ваальсовы силы могут изменить резонансное поведение ароматических соединений, что возможно, когда ЛОС попадают в матрицу силиконового каучука. Это может объяснить, почему фракции керосина достигают красной фильтрации при входе в заливку.

Редактировать: я не могу исключить взаимодействие ЛОС с самим полупроводником, но мне трудно представить, как это могло бы работать. Кристалл практически непроницаем для чего-либо при комнатной температуре, поэтому взаимодействие может происходить только на поверхности кубика. Поскольку излучение света происходит повсюду вблизи pn-границы, я сомневаюсь, что керосиновые компоненты могут предотвратить генерацию фотонов. ИМО только поглощение и фильтрация - это эффекты, о которых нужно заботиться снова.

Другим виновником ухудшения качества светодиодов является сероводород, который также можно найти среди других соединений серы в керосине. Но коррозия серы в светодиоде не является обратимой AFAIK, поэтому это может быть исключено IMO.

Я предполагаю, что керосин поглощает красные фотоны и нагревает пластиковую линзу, вызывая ее выпуклость, что, в свою очередь, вызывает рассеивание фотонов. Таким образом, вы получаете двойной эффект поглощения и рассеивания красных фотонов. Также существует вероятность того, что в какой-то момент тепло, вызванное набуханием пластмассы, создаст соединение с высоким сопротивлением, которое после высыхания светодиода возвращается к «нормальному» состоянию.