LEDの発光原理と白色LEDの仕組み

LEDの点灯の仕組みや発光原理について解説します。

点灯の仕組みと
他の光源との違い

LEDは電気エネルギーが光に変わり、
蛍光灯の場合は電子がぶつかって光になります。

LED

半導体素子のあかり

1
電流を流す
2
電子と正孔が衝突し結合
3
電子のエネルギーが光に変わる
電気エネルギーが光に変わります。

蛍光灯

放電現象を利用したあかり

1
電圧がかかる
2

フィラメントから電子が飛び出す

放電

3
電子と水銀がぶつかり紫外線が発生
4
蛍光物質に当たって目に見える光(可視光線)になる

注)点灯管や安定器が必要です。

白熱灯

発熱して光るあかり

1
フィラメントに電流が流れる
2
フィラメントの電気抵抗で
2000℃以上に熱され、白熱化
3
赤白色の光を発する

白熱灯は
フィラメントが発熱し、
それが光になります。

LEDの発光原理

LEDはLight Emitting Diode(発光ダイオード)の略で、
電気を流すと発光する半導体の一種。ではどうして光るのか、簡単に説明します。

白熱電球
「フィラメントが発光」

LEDチップに順方向の電圧をかけると、LEDチップの中を電子と正孔が移動し電流が流れます。移動の途中で電子と正孔がぶつかると結合(この現象を再結合という)し、再結合された状態では、電子と正孔がもともと持っていたエネルギーよりも、小さなエネルギーになります。そのときに電子が保有しているエネルギーの一部が光のエネルギーに変換され発光します。これがLEDの発光原理です。

LEDチップの基本構造は、
P型半導体(+: positive 正孔が多い半導体)と
N型半導体(- : negative 電子が多い半導体)が
接合された「PN接合」で構成されます。

動画で見るLEDの「光」の仕組み

光の3原色と、
白色LEDの仕組み

光の3原色である赤R、緑G、青Bを重ね合わせ、RGBの比率を変えることで、さまざまな色の光をつくることができます。また、赤R、緑G、青Bを全てあわせると「白色」になります。

■[白色LEDの仕組み]

白色は2色以上の光を混ぜて表現。
青色LED+蛍光体方式が主流です。

白色LEDの仕組みとして主流なのは青色LED+蛍光体方式で、
青色LEDの光を蛍光体に通して白色発光させます。
青・黄(補色)を混合するより、青・赤・緑の3色を混色した方が、
光に赤・緑成分が増えるので、より自然な白に見えます。

動画で見るLEDの「光」の色

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