LEDの基本

LEDとは、Light Emitting Diode(ライト　エミッティング　ダイオード)の頭文字をとったもので、
化合物半導体発光素子です。

日本語では、発光ダイオードと呼ばれています。
しかし、今や「LED」(エルイーディー)と呼んだ方が一般的ですね。

構造

構造は、N型半導体とP型半導体が接合されたLEDチップを、
リードフレームや、キャビティに実装し、電極を接続して樹脂などでモールドしています。
代表的な形状に、「砲弾型」と「表面実装型」があります。

発光原理

N型半導体とP型半導体が接合されたLEDチップの両端に電圧を掛けると、
LEDチップの中を電子と正孔（電子が不足している部分）が移動し、電流が流れます。
電子と正孔は、P型半導体とN型半導体の接合面（ジャンクション）で結合し、
その際に電子の持っていたエネルギーの一部が、光に変換されて放出されます。

半導体そのものが発光するため、白熱灯のようにフィラメントが切れて点灯しなくなるという事はありません。
しかし、LEDチップを封止している樹脂の劣化などので、明るさが徐々に低下します。
これを「光束減退」といいます。

LED照明の寿命は、光束減退により、拘束維持率が70%に低下するまでの時間と定義されています。
ですので、決して不点灯となるまでの時間ではないのです。

ただし、LEDが不点灯となる要素は、LEDそのもだけではなく、
衝撃によるはんだ接合部の断線、電源回路の寿命などがあります。
LED自体の寿命は、使用温度条件に大きく影響されます。

LEDの歴史

LED自体は古く(1960年代)から製品化されていて、
電子機器や、家電製品のパイロットランプとして広く使われていました。

1993年にGaN系の青色LEDが実現してから、大変大きな転換を迎えました。
なぜなら、もともと実現していた赤色、緑色と組み合わせる事でフルカラーを再現できるようになるからです。

そういえば、この頃から家電製品などのパイロットランプは、一斉に青色にかわりました。
すでに電子業界でエンジニアとして仕事をしていた私は、
メーカーから届いた青色LEDのサンプルを発光させてみて、「おぉ！」と感動していたのを覚えています。

1997年に、日亜科学工業によってGaN系青色LED＋YAG黄色蛍光体による白色LEDが製品化され、
それから、毎年改良が行われ、発光効率(lm(ルーメン)/W)もぐんぐん上がりました。

白色LEDが発表された当初の発光効率は、5lm/W程度でしたが、
現在では、100lm/Wを実現しているLEDがあり、まだまだ効率は上がる見込みです。

これは、一般的な白熱灯の発光効率 約15lm/Wを超え、蛍光灯の発光効率 約80lm/Wを超えていますので、
最近、照明用途してLEDが注目されるようになったのはこの為です。

LEDは、「見るあかり」から「照らすあかり」に発展し、
炎、白熱電球、蛍光ランプ、高圧放電ランプ(HID)に代替可能な次世代省エネルギー型固体照明光源として期待されているです。