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CAREER LABイルミネーションの発光源LEDとは?

イルミネーションの発光源LEDとは?
CATEGORY学び
DATE2016/12/28

さて、クリスマスや年末に向けて、日本各地でイルミネーションが盛んです。
日本各地で趣向を凝らし、幻想的で美しい風景を創り出しています (図1)
さて、このイルミネーションを可能にしてくれたのがLED (Light Emitting Diode)です。
今回は、そのLEDのご紹介です。

図1 日本各地のイルミネーション事例
六本木ミッドタウン (約52万球)
東京) 六本木ミッドタウン (約52万球)
ローム社 (約80万球)
京都) ローム社 (約80万球)
とっとり花回廊 (約140万球)
鳥取) とっとり花回廊 (約140万球)
SENDAI光のページェント(約60万個)
宮城)SENDAI光のページェント(約60万個)
あしかがフラワーパーク(350万個)
栃木)あしかがフラワーパーク(350万個)

注:添え字はイルミネーションの開催地。カッコ内数字は使用されているLED数

ところでLEDとは何? なぜ、発光するの?

LEDとは「Light Emitting Diode」の略称で、日本語にすると「発光素子」となりますが、「発光する半導体」といったほうが理解しやすいでしょう。

半導体が発光する原理を以下に示します (図2)。
LED材料 (以下、“化合物”と記します) に電圧をかけると電子と正孔が移動し結合します。そこで生まれるエネルギーの差分が光となって発するのです。

図2 LEDから発光する原理図
図2 LEDから発光する原理図

出典:Wikipedia

禁制帯の幅は化合物の構成元素で決まっていますから、個々の光が持つエネルギーの大きさはほぼ決まっています。そこで結果的に発する光の波長もほぼ決まってきます。一例として赤色LEDの場合を下図に示します(図3)。参考までに、白熱灯と太陽のスペクトラムも示します(図4)。このように比較すると、LEDの特徴がよくわかります。

図3 赤色LEDが発する光のスペクトラム
図3 赤色LEDが発する光のスペクトラム

出典:浜松ホトニクス

図4 従来技術・白熱灯/太陽光のスペクトラム
出典:インポートライトジャパン株式会社

これを逆に考えると、化合物の元素構成を調整することで発光する光の波長・色を選択することができます。化合物と発光色の関係は下図になります (図5)。

図5 化合物による発光色の違い
図5 化合物による発光色の違い

出典:パナソニック

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