LED

LED
エル・イー・ディーと呼ばれるLED（Light Emitting Diode）は光を放射するダイオードです。LEDは順方向に電圧を加えたときに発行する半導体素子のことをいいます。

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■LEDの原理

発行する原理については、半導体の中において、電界を印加することによって得られるエレクトロルミネセンス（EL）効果を利用しています。LEDは寿命が大変優れており、白熱電球に比べ大変長いです。
発行する色に関しては、LEDに用いる素材により異なってきます。その幅は広く、紫外線領域から可視光域、さらに赤外線領域で発行するものまで製造可能となっています。
イリノイ大学のニック・ホロニアックによって1962年に最初に開発され赤色と黄緑色のLEDについては実用レベルで製造されていたのですが、どうしも青色だけができませんでした。しかし、1993年に日亜化学工業の中村修二により、青色発光ダイオードが実用レベルに達することに成功いたしました。このことは大変大きな成果であり、赤、青、黄緑ができ、その後、純粋な緑色のLED開発され、遂に光の3原色がそろいました。これでLEDを使い様々な色を表現することが可能となりました。
LEDは今では色々な所で使用され、さらに最近は、白色LEDも開発されほぼ実用レベルに達しています。部屋を照らす照明で使用されている蛍光灯や白熱電球は熱を放出し寿命が短いのですが、LEDはそのようなことがないため、白色LEDが、新たな光源として使用されるでしょう。

■フルカラーLEDにおける未来予想図

現在急ピッチで進められているフルカラーLEDの製品開発。ところでフルカラーLEDを用いた商品は現行モデルと比較しどのようなメリットがあるのでしょうか。それについて少し書いてみようと思います。

・LEDの高輝度化が可能となりますので屋内もしくは屋外に関係なく幅広く使用できるようになります。

入力ソースをダイレクトに表示できるため、広い色再現性でちらつきのないナチュラルな映像表示ができます。色の幅も大変広くなり1,024階調、10億7300万色も表示できるようになります。したがって太陽などの直射日光における高輝度条件下でも鮮やかに表示することが可能となります。

・LED自体が薄型かつ軽量であるため必然的に表示装置も軽量になります。

LEDのつくりはシンプルであるため、小型で軽量です。そのため今まで放電管やCRT管などを使用したモニター類に比べ大幅に軽量化することが実現いたします。また、消費電力も少量で済むため、ランニングコストにおいても経済的といえます。

・LEDは従来ある蛍光灯や電球に比べ寿命が長く、耐衝撃性や耐候性に優れているため故障が少なく、メンテナンスにおける作業の軽減を図ることが出来ます。

LEDは白熱電球の約8分の1、蛍光灯の約2分の1です。LEDは約10万時間もの寿命があるとされています。半永久的な長寿命を実現できます。また、LED自体の構造がシンプルなため、外部からの衝撃にも耐えることが可能です。故障が置きにくいので修理の作業や定期的なメンテナンス作業の数も軽減できるでしょう。
 
 

LEDを使用したフラッシュライト
LEDを使用したフラッシュライトとLEDと豆電球の違いについて紹介します。

■LEDを使用したフラッシュライト

LEDを使用したフラッシュライト（懐中電灯）は、従来のフィラメントを持った電球タイプであるフィラメントを持たず、衝撃に強いことから長寿命です。しかし、LEDが使用されているフラッシュライトは、定格より電圧や電流を大きくしているため寿命が実際の利用より短くなります。使用している期間が長くなると当然LEDの品質も劣化しますので明るさも減少します。LEDはどちらかといいますと、フラッシュライトのような密閉空間では本来の性能を発揮できないことから不向きなのかもしれません。
LEDフラッシュライトは消費電力が小さいため、1セットの乾電池で約50時間以上もの照射が可能なタイプが多数あります。また、最近の高輝度タイプでは非常に明るかったりします。複数個のLEDを使用したタイプがあり、これは大変明るいのですが、この場合は消費電力が豆電球を使用したタイプのものと同じくらいになります。
色は通常、白色が多数使用されますが、タイプにより青白い色や緑っぽいものなど、使用用途にあわせたものが多数あります。LEDは近距離の照射が得意ですので、遠くを照らすことの出来るクリプトンやハロゲンなどを使ったものの代わりは勤まりません。

■LEDと豆電球の違いについて

両者の役割が幾分似ているため、比較してみようと思います。参考程度にどうぞ。

☆LED

・太陽光に近く、白い光を発します。白いものは白く見えます。
・光のみ発します。
・光源は半導体です。
・光変換効率が高いです。発光時に熱を発しないため省電力化できます。
・長寿命です。
・小型、もしくは薄型の商品に向きます。

☆白熱電球

・黄色っぽい光です。白いものは黄色っぽく見えます。
・光と熱を発します。
・光源はフィラメントです。
・光変換効率が高いです。発光時に熱を発するため、その分電力が消費いたします。
・フィラメントは切れやすいため、寿命が短いです。
・LEDに比べ明るいです。

以上のことより、性能の点を見ますと、LEDが省エネタイプだということがはっきりわかります。そのため次世代の光源として大変注目を浴びております。
 
 

発光ダイオード
発光ダイオードは順方向に電圧を加えたときに発行する半導体素子のことをいいます。LEDとも呼ばれています。

■発光ダイオードの原理

発行する原理については、半導体の中において、電界を印加することによって得られるエレクトロルミネセンス（EL）効果を利用しています。LEDは寿命が大変優れており、白熱電球に比べ大変長いです。発光ダイオードの使用頻度は現在大変多くなっています。

・テレビやビデオの位置表示灯
・街中の大型ディスプレイ
・信号機
・懐中電灯
・駅の行き先案内板
・カラーコピー機、スキャナー、レーザープリンターに使用
・テレビ、ビデオ、オーディオのリモコンに赤外線LEDが使用
・半導体青色レーザーの青色LEDの使用によるDVD再生
・自動車やバイクなどの乗り物のテールランプやウィンカー　など
さらに、蛍光灯や白熱灯の部屋を照らす照明に代わって使用されるであろうと期待されている白色発光ダイオードもあります。発光ダイオードは電気をそのまま光に変換しているので、熱を放出することなく余分なエネルギーを消費しないため、効率が大変良いのです。両者の役割が幾分似ているため、比較してみようと思います。参考程度にどうぞ。

■発光ダイオードを使用するときに知っておきたい知識

発光ダイオードは交流電源では使用できません。直流電源が必要になります。また、定格電圧や電流を大きく下回る場合で使用すると発光ダイオードは光を発しませんので注意が必要です。逆に、大きく上回る場合は光が強くなりますが、寿命が短くなり、時には素子の破損に繋がりますのでこちらも注意が必要です。これらの異常電圧や電流から発光ダイオードを守るため、最大定格電流を超えないよう、直列に抵抗器や定電流ダイオードを入れるなどし、電流を制限する必要があります。

■発光ダイオードの歴史

発光ダイオードは1980年代の中ごろに赤色発光ダイオードが実用化されました。その後、早い段階で黄緑色発光ダイオードが実用化されましたが、緑色発光ダイオードの実用化はまだでした。また、青色発光ダイオードにおいては実用化と呼べるものができず、発光ダイオードによる光の3原色の完成は暗礁に乗りあがっていました。
しかし、1993年に日亜化学工業の中村修二が青色発光ダイオードを実用化することに成功し、その後、緑色発光ダイオードが完成したため、遂に発光ダイオードによる光の3原色が実現いたしました。
しかし、青色発光ダイオードにおいては、一騒動がありました。中村修二は職務上で青色発光ダイオードを実用化したのですが、その発明に関する「404特許」を巡り、元勤務先であった日亜化学工業を相手取り裁判を起しました。

■白色発光ダイオード

青色発光ダイオードの実用化に伴い、白色発光ダイオードの実現が可能になりました。原理としまして、光の3原色である赤、緑、青をすべて同じ光量で混ぜ合わせ、白色を得る方法があります。これは一見単純でありますが、異なる3つのチップが必要なことと、均一な発光色を得ることが難しいのです。発光ダイオードの特性である低消費電力で大きな光を得られることから、室の照明用などの用途に大変期待が集まっていますが、まだ今の段階ではフラッシュライトなどの用途に留まっているのが現状です。

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