为什么煤油会阻止我的红色 LED 点亮?

电器工程 引领
2022-01-15 00:39:56

我最初在 chemistry.stackexchange 上发布了这个,但没有得到任何答案,所以我在这里重新发布。

长话短说 - 我们有一种电子产品浸没在燃料中(煤油就是其中之一)并使用 RGB LED(单击此处查看数据表)。由于外壳的密封问题,煤油设法进入并覆盖了 PCB。有趣的是对 PCB 产生的影响。PCB 的功能完全不受影响,除了 RGB LED 模块中的红色 LED 已完全停止发光。我们自己手动复制了这一点,将 2 块新 PCB 浸入煤油中一天,然后将它们取出并打开电源,然后看到红色 LED 完全停止发光。绿色和蓝色 LED 继续正常亮起。

检查故障板表明没有其他电气故障。只是红色 LED 完全停止发光。我们测量了故障条件下每个 LED 的正向电压,但没有发现任何可以解释故障的显着差异。

让 PCB 干燥后,红色 LED 再次开始工作。所以问题不是永久性的。

查看数据表的最后一页,LED 材料列为AlGaInP / GaAs煤油和这些材料之间是否有任何明显的反应可以解释为什么只有红色 LED 停止工作?

更新 1:我进行了以下实验:

  • 将煤油滴到 LED 上。
  • 运行时将 PCB+LED 浸入煤油中。

(希望今天晚些时候跟进视频)

在这两种情况下,对 LED 都没有明显的影响——它继续运行良好。这似乎表明问题不仅仅是煤油和 LED 之间的光学问题。到目前为止,问题只是在将 LED 浸泡在煤油中一段时间​​后才出现。

更新 2:我采用了一块带有 LED 的新 PCB(还没有对 LED 进行任何测试)并将其浸泡在煤油中。我在浸泡之前拍摄了一些 LED 的特写照片,在它不工作的情况下浸泡之后以及在它干燥后恢复工作之后。

从照片中可以看出,LED 透镜在不工作期间有一个非常明显的凸起。一旦凸起消退,LED 将再次亮起。

不幸的是,我没有在 PCB 上设置摄像头来查看它停止工作的确切时刻。在它停止工作之前,我会让它浸泡大约一个小时。我不时检查 LED,发现 LED 亮度没有变化。我来检查一次,它刚刚关闭。我怀疑这种变化是突然的。

从肿胀来看,我猜测内部有一些机械损伤正在移动某物,一旦肿胀消退,它就会弹回原位。

左:煤油浸泡的 LED;右:普通 LED 左:煤油浸泡 LED 处于故障状态; 右:普通 LED

浸泡后 LED 处于故障状态 浸泡后 LED 处于故障状态

普通 LED 普通 LED

左:煤油浸泡后的 LED 干燥后处于工作状态;右:普通 LED 左:煤油浸泡后的 LED 干燥后处于工作状态; 右:普通 LED

煤油浸泡后的 LED 晾干后处于工作状态 煤油浸泡后的 LED 晾干后处于工作状态

3个回答

我们测量了正向电压,没有发现任何变化。

从物理上讲,我很确定这意味着半导体界面仍在以与以前相同的速率和波长产生光子。

所以,这些光子发生了一些事情。

您应该做的是获得相同波长的红光工作源(例如您的另一个 LED),从“供体”LED 中提取“透镜”材料:

LED图片

例如,用剃须刀片将其切断,在将材料浸入煤油之前和之后测试红光的透射率。

由于那个镜头很小,你可能应该使用一块纸板,用某种针在上面打一个洞(不要让洞变小,以免你想要有很多衍射......)和把镜头放在那个洞的前面。

我的猜测是,将材料浸泡在煤油中会导致光学特性发生剧烈变化,这很可能意味着要么

  1. 您的镜头现在正在吸收红光或
  2. 你的镜头现在不是聚焦红光,而是传播它。

要排除 2.,您需要一个非常非常暗的房间和一些方法来猜测光的分布。因此,实际上,无论哪种方式,如果没有光学设计实验室设备,煤油都含有不同碳氢化合物的混合物,这些碳氢化合物可溶于其他碳氢化合物,例如用于保护实际 LED 和充当透镜的透明材料。

我的 5 美分:

如今,大多数 LED 都采用硅胶封装。有机硅对作为煤油一部分的 VOC(挥发性有机化合物,例如烷烃及其异构体)具有良好的渗透性。

进入有机硅的 VOC 可以与有机硅基质相互作用,从而改变其光学特性。经常观察到的损坏:灌封/镜片会变成乳白色或扩散,并且可以观察到变黄。

某些 VOC 会被 LED 的蓝光分解,这通常会导致 LED 灌封/透镜变黑。

已知这些影响是(部分)可逆的。即,如果 VOC 能够再次排出,镜片的变色就会消失。如果在 LED 的工作条件下加热,这种情况会发生得更快。

所以我的解释是: 编辑:高度投机 大量煤油可能还含有芳香族化合物,这些化合物已知具有光学活性(例如参见偶氮染料颜料)。范德华力可以改变芳香族化合物的共振行为,这在 VOC 进入硅橡胶基质时是可能的。这可以解释为什么部分煤油在进入灌封时会实现红色过滤行为。

编辑:我不能排除 VOC 与半导体本身的相互作用,但我很难想象这是如何工作的。晶体在室温下几乎不能渗透任何东西,因此相互作用只能发生在骰子的表面。因为在 pn 边界附近到处都会发生光发射,我怀疑煤油成分是否可以阻止光子的产生。IMO 只有吸收和过滤是需要再次照顾的效果。

LED 劣化的另一个罪魁祸首是硫化氢,它也存在于煤油中的其他硫化合物中。但是 LED 中的硫腐蚀是不可逆的 AFAIK,因此可以排除 IMO。

我的猜测是煤油吸收了红色光子并加热了塑料透镜,导致它膨胀,进而导致光子分散。所以你有吸收和分散红色光子的双重效果。也有可能在某个时候,热量导致塑料膨胀,产生高电阻连接,在 LED 干燥后恢复“正常”。