Kemija
Kada je LED dioda prvi put postala komercijalno dostupna, prije više od 40 godina, nitko nije obraćao puno pažnje na to kako je napravljen ili od čega se kemijski sastoji. To je dijelom bilo zbog činjenice da je bilo dostupno samo nekoliko osnovnih tipova i boja (kao što su GaP – crvena i zelena, te GaAsP – žuta). Danas, kako bi se dobile nove boje ili valne duljine, te poboljšale performanse i pouzdanost, stvaraju se mnoge nove vrste kemijskih struktura. Zbog toga se LED diode više ne nazivaju striktno po njihovoj boji već i po kemijskom nazivu, kao što su InGaAlP ili GaAlAs. Ako korisnik nije upoznat s LED tehnologijom ili nema diplomu iz kemije i materijala, ova mješavina slova može biti vrlo zbunjujuća. Sljedeće informacije daju se kako bi se ublažila ova zbrka.
Galij
Prvi i primarni element koji se koristi u proizvodnji gotovo svih poluvodičkih LED uređaja je galij. Galij je metalni materijal koji se kao element u tragovima nalazi u ugljenu, boksitu i drugim mineralima. Simbol za galij je "Ga" - (atomski broj 31). Kada se kombinira s arsenom “As” (atomski broj 33), vrlo otrovnim sivim metalnim elementom, na temperaturama od oko 4000 stupnjeva Fahrenheita, nastaje spoj galijev arsenid “GaAs”. Ovaj tamno sivi kristalni spoj temelj je za originalne poluvodičke LED diode proizvedene prije gotovo 40 godina. Kada se struja/energija primijeni na ovaj materijal, emitiraju se fotoni ili čestice svjetlosti. GaAs sam po sebi emitira svjetlost u infracrvenom području koje nije vidljivo ljudskom oku, međutim, ako drugi element, fosfor (visoko reaktivni bijeli ili žuti, nemetalni element, koji se prirodno pojavljuje u fosfatima, s atomskim brojem 15 i simbolom “ P”) nastaje miješani kristal galijevog aresenid fosfida “GaAsP”. Ovisno o proporcionalnoj količini fosfora, postiže se svjetlost u vidljivom rasponu od crvene do žute.
Uz gore opisani GaAsP, razvijena je kombinacija materijala galijev posfid “GaP”. Pravilnim dopiranjem ovog kristalnog spoja mogle su se dobiti razne boje. Na primjer, dodavanjem cink-kisika u GaP, dobiva se crvena boja. Dodavanjem dušika postiže se zeleno svjetlo. Važno je napomenuti da u gotovo svim poluvodičkim LED materijalima, dodani elementi kao što su cink, dušik, berilij itd. obično nisu navedeni u općoj kratici strukture materijala. Svi gore spomenuti materijali, iako su razvijeni prije mnogo godina, još uvijek su široko dostupni i danas se koriste. (Stol 1)
Aluminij
Kasnih 1970-ih otkriveno je da se dodavanjem aluminija “Al” (atomski broj 13 i najzastupljeniji metalni element u zemljinoj kori) spoju GaAs može proizvesti crvena boja sa značajno povećanom svjetlinom i učinkovitošću. postojeći proizvod. Tako je nastao galij aluminij arsenid “GaAlAs”. Iako kombinacija galija, aluminija i arsena postoji otprilike 30 godina, stvarni format elementarne konfiguracije varira. Neki proizvođači opisuju spoj kao AlGaAs dok ga drugi nazivaju GaAlAs. Prvotno su mnogi mislili da je materijal koji je prvi bio naveden u većim količinama od sljedećih elemenata. Ako je GaAlAs bila oznaka, tada je Ga (galij) bio primarni element u spoju. Al (aluminij) bi bio drugi, a As (arsenid) treći. To je navelo mnoge korisnike da vjeruju da ako je redoslijed elemenata drugačiji, svaki od spojeva je značajno drugačiji. Ovo je netočna pretpostavka. Redoslijed postavljanja svakog elementa u spoj ne slijedi standardne kemijske sekvence niti je to potrebno jer točna kemijska struktura nije navedena. GaAlAs su samo "primarni" elementi koji se koriste u spoju. Svi ostali dodatni elementi ili dodaci kao što su cink ili dušik i njihov točan sastav nisu navedeni. U suštini, jedina razlika između GaAlAs i AlGaAs je u načinu na koji je napisan akronim.
Nedavno je ova mješavina slova i vrsta materijala dodatno zakomplicirana uvođenjem mnogih novih spojeva kao što je indij galij aluminij fosfid “InGaAlP”. S dodatkom indija "In" (meke kovljive srebrnobijele metalne spojeve koja se nalazi prvenstveno u rudama cinka i kositra s atomskim brojem 49) otkriveno je da ne samo da će se poboljšati svjetlina i učinkovitost LED dioda, već će se i stvarni vijek trajanja značajno produžiti. povećana u odnosu na postojeće materijale kao što je GaAlAs. Nadalje, s odgovarajućim dopingom, može se proizvesti širok izbor boja i valnih duljina. Slično galij aluminij arsenidu, akronim za indij galij aluminij fosfid može se izraziti na više načina. Dva najčešća su InGaAlP i AlInGaP. Oba oblika su kemijski isti materijal.
Elementi III i V grupe
Elementi kao što su (Al, Ga i In) nazivaju se elementi grupe "III", dok su (P, As i N) elementi grupe "V". Poluvodički proizvod koji emitira svjetlost obično se naziva "III-V" materijalom dobivenim iz periodnog sustava. Drugi spojevi kao što je silicijev karbid “SiC” koji kombinira silicij (nemetalni element koji se nalazi u zemljinoj kori u silicij dioksidu i koristi se za proizvodnju stakla, poluvodičkih uređaja, keramike itd. s atomskim brojem 14) i ugljik (prirodni Obilni nemetalni element koji se pojavljuje u svim organskim ili živim organizmima s atomskim brojem 6) i galijev nitrid “GaN” koriste se u proizvodnji plavih i zelenih LED dioda. Akronim za ove spojeve općenito je dosljedan u cijeloj industriji, iako se može prenijeti u bilo koje vrijeme. Nakon što je kemijski spoj uspostavljen, akronim koji opisuje tu tvar može biti vrlo subjektivan prema hirovima proizvođača ili programera. Važno je napomenuti da se jedan spoj ne smije pogrešno tumačiti kao superiorniji ili inferiorniji u odnosu na drugi spoj s istim kemijskim sastavom, ali drugačijim kemijskim redoslijedom.
