Dlaczego nafta powstrzymuje świecenie moich czerwonych diod LED?

Początkowo zamieściłem to na chemistry.stackexchange, ale nie otrzymałem żadnych odpowiedzi, więc zamieszczam je tutaj ponownie.

Krótko mówiąc - mamy elektroniczny produkt zanurzony w paliwach (nafta będąca jednym z nich) i wykorzystujący diodę LED RGB ( kliknij tutaj, aby uzyskać arkusz danych ). Ze względu na problem z uszczelnieniem w obudowie, nafta zdołała dostać się do środka i zakryć płytki drukowane. Interesujący jest efekt, jaki wywarł na płytkę drukowaną. Funkcjonalność płytki drukowanej pozostała całkowicie niezmieniona, poza tym, że czerwona dioda LED w module LED RGB całkowicie przestała się świecić. Powtórzyliśmy to ręcznie, zanurzając 2 nowe płytki PCB w nafcie na jeden dzień, a następnie wyjmując je, zasilając i obserwując, że czerwona dioda LED przestaje się całkowicie świecić. Zielone i niebieskie diody LED nadal świecą dobrze.

Badanie uszkodzonych kart wykazało, że nie ma innych uszkodzeń elektrycznych. Tylko czerwona dioda LED całkowicie przestaje się świecić. Zmierzyliśmy napięcie przewodzenia na każdej z diod LED w stanie awarii, ale nie zauważyliśmy żadnej znaczącej różnicy, która tłumaczyłaby usterkę.

Po pozostawieniu płytek do wyschnięcia czerwona dioda LED zaczyna ponownie działać. Problem nie jest więc trwały.

Patrząc na ostatnią stronę w arkuszu danych, materiał LED jest wymieniony jako AlGaInP / GaAs . Czy istnieje jakaś oczywista reakcja między naftą a tymi materiałami, która wyjaśniałaby, dlaczego tylko czerwona dioda LED przestaje działać?

Aktualizacja 1 : Przeprowadziłem następujące eksperymenty:

• Kapiąca nafta na diodę LED.
• Zanurzenie PCB + LED w nafcie podczas pracy.

(Mam nadzieję, że filmy będą kontynuowane później dzisiaj)

W obu przypadkach nie zaobserwowano żadnego wpływu na diodę LED - nadal działała dobrze. To wydaje się wskazywać, że problem nie jest wyłącznie problemem optycznym między naftą a diodą LED. Do tej pory problem pojawił się dopiero po pewnym czasie moczenia diody LED w nafcie.

Aktualizacja 2 : Wziąłem świeżą płytkę drukowaną z diodą LED (jeszcze nie wykonałem żadnych testów z samą diodą LED) i zanurzyłem ją w nafcie. Zrobiłem kilka zdjęć diody LED przed zanurzeniem, po namoczeniu, gdy nie działa i po wznowieniu pracy po pozostawieniu do wyschnięcia.

Zdjęcia pokazują, że soczewka LED ma wyraźne wybrzuszenie w czasie, gdy nie działa. Gdy wybrzuszenie zniknie, dioda LED ponownie się zaświeci.

Niestety nie mam kamery ustawionej na płytce drukowanej, aby zobaczyć dokładny moment, w którym przestaje ona działać. Pozwoliłam namoczyć przez około godzinę, zanim przestanie działać. Od czasu do czasu sprawdzałem diodę LED i nie zauważyłem żadnej zmiany jasności diody LED. Przyszedłem to sprawdzić raz i było po prostu wyłączone. Podejrzewam, że zmiana jest nagła.

Sądząc po obrzęk, idę się domyślić, że istnieją pewne uszkodzenia mechaniczne wewnętrznie, że coś się rusza, a raz obrzęk ustępuje wypływa z powrotem do pozycji.

Po lewej: dioda LED nasączona naftą; Po prawej: normalna dioda LED

Dioda LED w stanie awarii po namoczeniu

Normalna dioda LED

Po lewej: dioda LED nasiąknięta naftą po pozostawieniu do wyschnięcia i w stanie roboczym; Po prawej: normalna dioda LED

LED nasączone naftą po pozostawieniu do wyschnięcia i w stanie roboczym

Zmierzyliśmy napięcie przewodzenia i nie zauważyliśmy żadnej zmiany.

Fizycznie jestem całkiem pewien, że oznacza to, że interfejs półprzewodnikowy nadal wytwarza fotony z tą samą szybkością i długością fali, co wcześniej.

Coś się dzieje z tymi fotonami.

Co powinieneś zrobić, to uzyskać działające źródło czerwonego światła o tej samej długości fali (np. Inną z twoich diod LED), wyodrębnić materiał „soczewki” z diody „dawcy”:

np. przez odcięcie żyletki, testowanie transmisji czerwonego światła przed i po namoczeniu tego materiału w nafcie.

Ponieważ ten obiektyw jest mały, prawdopodobnie powinieneś użyć czegoś takiego jak kawałek tektury z dziurkowanym otworem za pomocą igły (nie pozwól, aby otwór dostał się mały, aby nie mieć dużej dyfrakcji ...) i umieść obiektyw przed tym otworem.

Domyślam się, że moczenie materiału w nafcie prowadzi do drastycznej zmiany właściwości optycznych, co może bardzo dobrze oznaczać, że albo

1. Twój obiektyw pochłania teraz czerwone światło lub
2. Twój obiektyw nie skupia teraz czerwonego światła, ale go rozprasza.

Aby wykluczyć 2., potrzebujesz bardzo, bardzo ciemnego pokoju i jakiegoś sposobu, aby ocenić rozkład światła. W efekcie, bez optycznego wyposażenia laboratorium laboratoryjnego, w obu przypadkach nafta zawiera mieszaninę różnych węglowodorów, a te są rozpuszczalne w innych węglowodorach, takich jak przezroczysty materiał używany do ochrony rzeczywistych diod LED i działający jak soczewka.

Moje 5 centów:

Obecnie większość diod LED jest pokryta silikonem. Silikon ma dobrą przepuszczalność LZO (lotnych związków organicznych, np. Alkanów i ich izomerów), które są częścią nafty.

LZO wchodzące do silikonu mogą oddziaływać z matrycą silikonową, zmieniając jej właściwości optyczne. Często obserwowane uszkodzenie: zalewanie / soczewka może stać się mleczna lub rozproszona, a żółknięcie można zaobserwować.

Niektóre LZO zostaną rozbite przez niebieskie światło diody LED, które zwykle prowadzi do czernienia zalewania / soczewek LED.

Efekty te są (częściowo) odwracalne. Oznacza to, że odbarwienie soczewek zniknie, jeśli LZO będą mogły ponownie wydostać się na zewnątrz. Dzieje się to szybciej, jeśli zostanie podgrzane w warunkach pracy diody LED.

Zatem moje wyjaśnienie brzmi: Edytuj: wysoce spekulacyjne Duże ilości nafty mogą zawierać również związki aromatyczne, o których wiadomo, że są optycznie aktywne (np. Patrz pigmenty barwników azowych ). Siły Van der Waalsa mogą zmieniać zachowanie rezonansowe związków aromatycznych, co jest możliwe, gdy lotne związki organiczne wchodzą w matrycę z gumy silikonowej. To może wyjaśniać, dlaczego frakcje nafty uzyskują czerwone działanie filtrujące podczas wchodzenia do doniczki.

Edycja: Nie mogę wykluczyć interakcji LZO z samym półprzewodnikiem, ale mam trudności z wyobrażeniem sobie, jak to może działać. Kryształ jest prawie nieprzepuszczalny dla czegokolwiek w temperaturze pokojowej, dlatego interakcja może nastąpić tylko na powierzchni kości. Ponieważ emisja światła zachodzi wszędzie w pobliżu granicy pn, wątpię, aby składniki nafty mogły zapobiec wytwarzaniu fotonów. Tylko absorpcja i filtrowanie IMO to efekty, na które trzeba się zwrócić.

Innym winowajcą pogorszenia jakości LED jest siarkowodór, który można znaleźć również wśród innych związków siarki w nafcie. Ale korozja siarki w LED nie jest odwracalnym AFAIK, więc można to wykluczyć IMO.

Domyślam się, że nafta absorbuje czerwone fotony i podgrzewa plastikową soczewkę, powodując jej wybrzuszenie, co z kolei powoduje rozproszenie fotonów. Masz więc podwójny efekt absorpcji i rozproszenia czerwonych fotonów. Istnieje również możliwość, że w pewnym momencie pęcznienie wytwarzanego ciepła przez tworzywo tworzy połączenie o wysokiej rezystancji, które wraca do „normalności” po wyschnięciu diody LED.