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LED基礎知識

LEDとは発光ダイオード(Light Emitting Diode)の3つの頭文字を省略したもので、電気を流すと発光する半導体の一種です。

LED単体の歴史を見ると、1960年代に赤色と黄緑色LEDが開発されて以来、早い段階から表示用光源として実用化されてきました。

その後1993年に以前とは明るさのレベルが違う青色LEDの開発、緑色の開発により光の3原色が揃い、夢かと思われたLEDの白色化やフルカラー化が現実のものになりました。

さらにもっと明るいLEDの開発が進み、一般照明分野でのLED照明の活躍が始まっています。

日本のオリジナル技術です。

基本的な原理は、20世紀初頭に発見されており、炭化珪素に電流を流すと発光することが確認されていますが、現在のような技術が確立されるのは、 1960年代以降のことで、光の三原色(RGB)の内、赤色LEDが最初に開発され、70年代に黄色LED、90年代には日本のメーカーによって青色 LED、緑色LEDが開発されました。

青色LEDの開発によって、1996年には白色LEDが開発されました。これにより表示用が中心であったLEDは、高効率化、高出力化と共に一般照明用としての利用など、使用用途も拡大しています。

白色LEDを実現する方法

LEDが発光する色自体は、半導体の材料で決まり、Ⅲ属元素のAl(アルミニウム)、In(インジウム)、Ga(ガリウム)とⅤ属元素のN(窒素)、P(リン)、As(砒素)との化合物によって作られる半導体が使われています。

白色LEDを実現するための方法として代表的な方式は次の3種類です。

1)青色LEDにより黄色蛍光体を光らせる方式

白色LEDの構造でもっとも一般的な方法が、青色に発光するLEDと、その光で励起され黄色を発光する蛍光体を組み合わせて白色光を作り出す方法です。

3方式のなかで一番発光効率が高い方式とされていますが、赤色と緑色の発光色を組み合わせていないため、やや青白くなってしまうことが欠点として指摘されています。不足しがちな赤色や青緑成分を補った改良型も開発され、実用化されています。

2)近紫外LEDまたは紫色LEDにより、赤色・緑色・青色の蛍光体を光らせる方式

3波長形蛍光ランプと同じ発光方式で、青色よりも波長の短い紫外線を発光するLED光源で、赤・緑・青の蛍光体を励起させます。

きれいな白色が得られる反面、一度すべての紫外光を蛍光体に当てて白色光として取り出すため、明るさの向上、発光効率の向上が課題です。

3)赤色LED・緑色LED・青色LEDを組み合わせる方式

3光色のLEDの組み合わせにより白色光が得られます。白色光を得るためには、各色LEDの明るさのバランスが重要となりますが、各色の明るさをあわせることが難しいという課題があります。

フルカラーのLED道路表示板やディスプレイ、大型映像装置などに使われます。

照明用光源の開発の歴史

光源開発の年表

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