LEDって、どんな仕組みなのですか。教えて下さい!(Qたろうくん)

LEDライト

LEDは『発光ダイオード』のことですが、最近どんどん活躍(かつやく) の場所をひろげていますね。

携帯電話のカラー画面、ビルの壁の大画面、クリスマスツリーのライト、それから信号機もそうです。 LEDが開発されたのは、今から40年ほど前のことです。 電球や蛍光灯にくらべて電気代が少なくてすみ、長持ちするという長所があるのに加えて、 最近、急にひろまり始めたのには大きな理由があります。 それは、中村修二さんという人による青色ダイオードの発明です。 この発明により、赤・青・緑(これを光の三原色といいます)がそろったことで、 わたしたちが日常、目にするほとんどの色をあらわすことができるようになったのです。

さて、そのLEDのしくみを考えてみましょう。
ふつうゴムや木は電流を通しづらく、鉄や銅は電流を通しやすい性質があります。
ところが、シリコンのようにその中間の性質を持つものがあり、そういうものを半導体といいます。 LEDはこの半導体を利用してつくられているのです。

ところで、電流が流れるということは、どういうことだと思いますか?じつは、電気を運ぶつぶが動くことによって電流が流れているのです。 この目に見えない小さなつぶのことを『電子』といいます。

鉄や銅の中には、電子がたっぷりありますが、半導体の場合には、あちこちに電子がたりない場所ができてしまい、これを『ホール』といいます。 (逆に、あちこちに電子があまってしまっている半導体もあります) 電車の座席にたとえると、座席に座る人が電子で、だれもすわっていない空席がホールにあたります。 そして電子とホールがぶつかると(正確には、電子が空席のホールにおさまるわけです)、 いらなくなったエネルギーが光に変わって出てくるわけです。

LEDは、電子があまっている半導体と、ホールが多い半導体を組み合わせてできています。 LEDに電流を流すと、2つの半導体のさかい目で電子とホールがぶつかりはじめます。そのとき、半導体の組み合わせによって、 いろいろな色の光が発生するわけです。(ただし、プラスとマイナスの向きを逆にしてしまうと光りません)

LEDは、昼間でもはっきり見えるほど強い光を出すことができますし、光自体に色がついているという、たいへんべんりな性質を持っています。 また、ホタルの光のようにあまり熱をださないという性質があり、地球環境にもやさしいといえますので今後もどんどん利用が進むでしょう。

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