Pourquoi le kérosène empêche-t-il les DEL rouges de s'allumer?

Au départ, j'ai posté ceci sur chemistry.stackexchange mais je n'ai pas eu de réponses, alors je le republie ici.

Longue histoire courte - nous avons un produit électronique qui est immergé dans les carburants (le kérosène en est un) et utilise une LED RGB ( cliquez ici pour la fiche technique ). En raison d'un problème d'étanchéité dans l'enceinte, le kérosène a réussi à pénétrer à l'intérieur et à recouvrir les circuits imprimés. Ce qui est intéressant, c’est l’effet que cela a eu sur le PCB. La fonctionnalité du circuit imprimé n'a pas été totalement affectée, mis à part le fait que la LED rouge du module LED RGB s'est complètement éteinte. Nous l'avons reproduit manuellement en immergeant 2 nouveaux PCB dans du kérosène pendant une journée, puis en les retirant, en les alimentant et en veillant à ce que le voyant rouge cesse de s'allumer. Les voyants vert et bleu continuent de s’éclairer parfaitement.

L’examen des cartes défaillantes montre qu’il n’ya pas d’autres défauts électriques. C'est juste la LED rouge qui arrête complètement de s'allumer. Nous avons mesuré la tension directe entre chacune des DEL en condition de panne, mais nous n'avons pas remarqué de différence significative pouvant expliquer la défaillance.

Après avoir laissé sécher les circuits imprimés, le voyant rouge commence à fonctionner à nouveau. Le problème n'est donc pas permanent.

En regardant la dernière page de la fiche technique, le matériau de la LED est répertorié comme AlGaInP / GaAs . Existe-t-il une réaction évidente entre le kérosène et ces matériaux qui expliquerait pourquoi seule la DEL rouge cesse de fonctionner?

Mise à jour 1 : J'ai effectué les expériences suivantes:

• Écoulement de kérosène sur la LED.
• Plonger le PCB + LED dans le kérosène pendant le fonctionnement.

(Vidéos à suivre plus tard aujourd'hui, espérons-le)

Dans les deux cas, il n'y avait aucun effet perçu sur la LED - elle continuait à fonctionner correctement. Cela semblerait indiquer que le problème n'est pas purement optique entre le kérosène et la LED. Jusqu’à présent, le problème ne se posait qu’après avoir trempé la LED dans du kérosène pendant un certain temps.

Mise à jour 2 : J'ai pris un nouveau circuit imprimé avec une LED (je n'ai encore effectué aucun test avec la seule LED) et je l'ai imbibé de kérosène. J'ai pris des photographies rapprochées de la LED avant de la tremper, après avoir trempé pendant qu'elle ne fonctionnait pas et après l'avoir reprise, après l'avoir laissée sécher.

Les photos montrent qu'il y a un gonflement très évident de la lentille LED pendant la période où elle ne fonctionne pas. Une fois que le renflement a disparu, le voyant s’allume à nouveau.

Malheureusement, je n'ai pas de caméra installée sur le circuit imprimé pour voir le moment exact où elle cesse de fonctionner. Je l'avais laissé tremper pendant environ une heure avant qu'il ne cesse de fonctionner. J'ai vérifié la LED de temps en temps et n'ai remarqué aucun changement dans la luminosité de la LED. Je suis venu vérifier une fois et c'était juste pour. Je soupçonne que le changement est soudain.

À en juger par le gonflement, je vais deviner qu'il y a des dommages mécaniques internes qui bougent quelque chose et qu'une fois que le gonflement a disparu, il reprend sa place.

À gauche: DEL trempée au kérosène; Droite: LED normale

LED en panne après trempage

LED normale

À gauche: une LED imbibée de kérosène après avoir été laissée à sécher et en état de fonctionnement; Droite: LED normale

LED trempée au kérosène après avoir été laissée à sécher et en état de fonctionnement

Nous avons mesuré la tension directe sans constater de changement.

Physiquement, je suis à peu près sûr que cela signifie que l'interface du semi-conducteur produit toujours des photons au même débit et à la même longueur d'onde qu'auparavant.

Alors, quelque chose arrive à ces photons.

Ce que vous devez faire est d’obtenir une source active de lumière rouge de la même longueur d’onde (par exemple une autre de vos DEL), extrayez le matériau "lentille" d’une DEL "donneur":

par exemple en le coupant avec une lame de rasoir, en testant la transmission de la lumière rouge avant et après avoir imbibé ce matériau dans du kérosène.

Comme cet objectif est minuscule, vous devriez probablement utiliser quelque chose comme un morceau de carton perforé avec une aiguille (ne laissez pas le trou devenir trop petit, de peur que vous souhaitiez trop de diffraction ...) et mettez la lentille devant ce trou.

Je suppose que le trempage du matériau dans le kérosène entraîne un changement radical des propriétés optiques, ce qui pourrait très bien vouloir dire que

1. votre objectif absorbe maintenant la lumière rouge ou
2. votre objectif ne focalise plus la lumière rouge, mais la diffuse.

Pour exclure 2., il vous faudrait une pièce très très sombre et un moyen de mesurer la distribution de la lumière. Ainsi, en fait, sans équipement de laboratoire de conception optique, le kérosène contient un mélange de différents hydrocarbures, solubles dans d'autres hydrocarbures, tels que le matériau transparent utilisé pour protéger les LED et servir de lentille.

Mes 5 centimes:

La plupart des LED sont recouvertes de silicone aujourd'hui. Le silicone a une bonne perméabilité aux COV (composés organiques volatils, par exemple les alcanes et leurs isomères), qui font partie du kérosène.

Les COV entrant dans le silicone peuvent interagir avec la matrice de silicone, modifiant ainsi ses propriétés optiques. Dommages souvent observés: le rempotage / la lentille peuvent être laiteux ou diffus, et un jaunissement peut être observé.

Certains COV seront dissociés par la lumière bleue d'une LED, ce qui conduira généralement à un noircissement de l'enrobage et des lentilles des LED.

Ces effets sont connus pour être (partiellement) réversibles. En d'autres termes, la décoloration des lentilles disparaîtra si les COV sont en mesure de se dégrader. Cela se produit plus rapidement s'il est chauffé dans les conditions de fonctionnement de la LED.

Voici donc mon explication: Edit: hautement spéculatif De grandes quantités de kérosène peuvent également contenir des composés aromatiques, connus pour être optiquement actifs (par exemple, pigments Voir les colorants azoïques ). Les forces de Van der Waals peuvent modifier le comportement résonnant des composés aromatiques, ce qui est possible lorsque les COV entrent dans une matrice de caoutchouc de silicone. Cela pourrait expliquer pourquoi les fractions de kérosène obtiennent un comportement de filtrage rouge lors de la mise en pot.

Edit: Je ne peux pas exclure l’interaction des COV avec le semi-conducteur lui-même, mais j’ai du mal à imaginer comment cela pourrait fonctionner. Le cristal est presque imperméable pour tout à la température ambiante, l'interaction ne peut donc avoir lieu qu'à la surface du dé. Étant donné que l'émission de lumière se produit partout près de la limite pn, je doute que les composants du kérosène puissent empêcher la génération de photons. Les seuls effets d'absorption et de filtrage sont à surveiller.

Le sulfure d’hydrogène est un autre responsable de la dégradation des LED. On le trouve également parmi les composés du soufre contenus dans le kérosène. Mais la corrosion du soufre dans les LED n’est pas réversible autant que je sache, de sorte que cela peut être exclu OMI.

Mon hypothèse est que le kérosène absorbe les photons rouges et réchauffe la lentille en plastique, ce qui le fait gonfler, ce qui provoque la dispersion des photons. Vous avez donc le double effet d'absorption et de dispersion des photons rouges. Il est également possible qu’à un moment donné, la chaleur produite par le gonflement du plastique crée une connexion à haute résistance, qui redevient «normale» après le séchage de la LED.