Warum bremst Kerosin das Aufleuchten meiner roten LEDs?

Ich habe dies anfangs auf chemistry.stackexchange gepostet , aber keine Antworten erhalten. Deshalb veröffentliche ich es hier erneut.

Lange Rede, kurzer Sinn - wir haben ein elektronisches Produkt, das in Kraftstoffe getaucht ist (Kerosin ist eines davon) und eine RGB-LED verwendet ( klicken Sie hier, um das Datenblatt anzuzeigen ). Aufgrund eines Versiegelungsproblems im Gehäuse gelang es Kerosin, in die Leiterplatten einzudringen und diese abzudecken. Interessant ist der Effekt auf die Leiterplatte. Die Funktionalität der Platine wurde nicht beeinträchtigt, abgesehen von der Tatsache, dass die rote LED im RGB-LED-Modul nicht mehr leuchtet. Wir haben dies manuell nachgebildet, indem wir 2 neue Leiterplatten für einen Tag in Kerosin getaucht haben, sie dann herausgenommen und eingeschaltet haben und festgestellt haben, dass die rote LED nicht mehr leuchtet. Die grüne und blaue LED leuchten weiterhin gut.

Die Prüfung der defekten Platinen zeigt, dass keine anderen elektrischen Fehler vorliegen. Es ist nur die rote LED, die vollständig aufhört zu leuchten. Wir haben die Durchlassspannung an jeder LED im Fehlerzustand gemessen, aber keinen signifikanten Unterschied festgestellt, der den Fehler erklären würde.

Nach dem Trocknen der Leiterplatten beginnt die rote LED wieder zu arbeiten. Das Problem ist also nicht dauerhaft.

Auf der letzten Seite des Datenblattes ist das LED-Material als AlGaInP / GaAs aufgeführt . Gibt es eine offensichtliche Reaktion zwischen Kerosin und diesen Materialien, die erklären würde, warum nur die rote LED nicht mehr funktioniert?

Update 1 : Ich habe folgende Experimente durchgeführt:

• Kerosin tropft auf die LED.
• Tauchen Sie die PCB + LED im laufenden Betrieb in Kerosin.

(Videos, die wir hoffentlich später nachverfolgen werden)

In beiden Fällen gab es keine wahrgenommenen Auswirkungen auf die LED - sie arbeitete einwandfrei weiter. Dies scheint darauf hinzudeuten, dass das Problem nicht nur ein optisches Problem zwischen Kerosin und LED ist. Bisher ist das Problem erst aufgetreten, nachdem die LED einige Zeit in Kerosin getaucht wurde.

Update 2 : Ich habe eine neue Platine mit LED darauf genommen (habe noch keine Tests mit nur der LED durchgeführt) und sie in Kerosin eingeweicht. Ich habe einige Nahaufnahmen der LED gemacht, bevor sie eingeweicht wurde, nachdem sie eingeweicht wurde, während sie nicht funktioniert hat und nachdem sie wieder funktioniert hat, nachdem sie getrocknet wurde.

Was die Fotos zeigen, ist, dass es eine sehr offensichtliche Ausbuchtung in der LED-Linse während des Zeitraums gibt, in dem es nicht funktioniert. Sobald die Ausbuchtung nachlässt, leuchtet die LED wieder.

Leider habe ich keine Kamera auf der Platine eingerichtet, um genau zu sehen, wann sie nicht mehr funktioniert. Ich ließ es ungefähr eine Stunde einwirken, bevor es aufhörte zu funktionieren. Hin und wieder habe ich die LED überprüft und festgestellt, dass sich die LED-Helligkeit nicht geändert hat. Ich kam, um es einmal zu überprüfen und es war gerade aus. Mein Verdacht ist, dass die Änderung plötzlich ist.

Gemessen an der Schwellung werde ich vermuten, dass es einige mechanische Schäden im Inneren gibt, die etwas bewegen, und sobald die Schwellung nachlässt, springt es zurück in seine Position.

Links: Mit Kerosin getränkte LED; Rechts: Normale LED

LED ist nach dem Einweichen ausgefallen

Normale LED

Links: Mit Kerosin getränkte LED nach dem Trocknen im betriebsbereiten Zustand; Rechts: Normale LED

Mit Kerosin getränkte LED nach dem Trocknen und in betriebsbereitem Zustand

Wir haben die Durchlassspannung gemessen und keine Änderung festgestellt.

Physikalisch bin ich mir ziemlich sicher, dass die Halbleiterschnittstelle immer noch Photonen mit der gleichen Rate und Wellenlänge wie zuvor produziert.

Also passiert diesen Photonen etwas.

Was Sie tun sollten, ist eine funktionierende rote Lichtquelle mit der gleichen Wellenlänge (z. B. eine andere Ihrer LEDs) zu erhalten. Extrahieren Sie das "Linsen" -Material von einer "Donor" -LED:

B. durch Abschneiden mit einer Rasierklinge, Prüfen der Durchlässigkeit für rotes Licht vor und nach dem Einweichen des Materials in Kerosin.

Da diese Linse winzig ist, sollten Sie wahrscheinlich ein Stück Pappe verwenden, durch das ein Loch mit einer Nadel gestanzt ist (lassen Sie das Loch nicht zu klein werden, damit Sie nicht viel Beugung haben möchten ...) und Stellen Sie die Linse vor dieses Loch.

Ich vermute, dass das Einweichen des Materials in Kerosin zu einer drastischen Änderung der optischen Eigenschaften führt, und das könnte auch sehr gut so sein

1. Ihr Objektiv absorbiert jetzt rotes Licht oder
2. Ihr Objektiv fokussiert jetzt kein rotes Licht mehr, sondern verbreitet es.

Um 2. auszuschließen, benötigen Sie einen sehr, sehr dunklen Raum und eine Möglichkeit, die Lichtverteilung zu bestimmen. Tatsächlich enthält Kerosin also ohne optische Laborgeräte in beiden Fällen ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, die in anderen Kohlenwasserstoffen löslich sind, beispielsweise dem transparenten Material, das zum Schutz der eigentlichen LEDs verwendet wird und als Linse fungiert.

Meine 5 Cent:

Die meisten LEDs sind heute mit Silikon vergossen. Silikon hat eine gute Permeabilität für VOCs (flüchtige organische Verbindungen, z. B. Alkane und deren Isomere), die Teil von Kerosin sind.

In das Silikon eindringende VOC können mit der Silikonmatrix interagieren und deren optische Eigenschaften verändern. Oft beobachteter Schaden: Die Vergussmasse / Linse kann milchig oder diffus werden, und es kann eine Vergilbung beobachtet werden.

Bestimmte VOCs werden durch das blaue Licht einer LED aufgelöst, was normalerweise zu einer Schwärzung der LED-Vergussmasse / Linsen führt.

Es ist bekannt, dass diese Effekte (teilweise) reversibel sind. Dh die Verfärbung der Linsen verschwindet, wenn die VOCs wieder austreten können. Dies geschieht schneller, wenn die LED unter den Betriebsbedingungen erwärmt wird.

Also meine Erklärung ist: Edit: Sehr spekulativ Große Mengen an Kerosin enthalten auch aromatische Verbindungen, die dafür bekannt ist optisch aktiv zu sein (siehe zB Azofarbstoffe Pigmente ). Van-der-Waals-Kräfte können das Resonanzverhalten von aromatischen Verbindungen verändern, was möglich ist, wenn die VOC in eine Silikongummimatrix eintreten. Dies könnte erklären, warum Kerosinfraktionen beim Eintritt in die Vergussmasse ein rotes Filterverhalten erreichen.

Edit: Ich kann die Wechselwirkung von VOC mit dem Halbleiter selbst nicht ausschließen, aber ich habe Schwierigkeiten mir vorzustellen, wie das funktionieren könnte. Der Kristall ist bei Raumtemperatur für alles nahezu undurchlässig, daher kann die Wechselwirkung nur an der Oberfläche der Würfel stattfinden. Da die Lichtemission überall in der Nähe der pn-Grenze auftritt, bezweifle ich, dass Kerosinkomponenten die Erzeugung von Photonen verhindern können. IMO nur Absorption und Filterung sind die Effekte, um die man sich wieder kümmern muss.

Ein weiterer Grund für die Verschlechterung der LED ist Schwefelwasserstoff, der auch unter anderen Schwefelverbindungen in Kerosin zu finden ist. Aber Schwefelkorrosion in LED ist nicht umkehrbar AFAIK, so dass dies IMO ausgeschlossen werden kann.

Ich vermute, dass das Kerosin die roten Photonen absorbiert und die Kunststofflinse aufheizt, wodurch sie sich ausbaucht, was wiederum zu einer Dispersion der Photonen führt. Sie haben also den doppelten Effekt der Absorption und Dispersion der roten Photonen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass irgendwann durch die Wärmeentwicklung des Kunststoffs eine hochohmige Verbindung entsteht, die nach dem Trocknen der LED wieder "normal" wird.