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LEDの光る仕組みについて。どうしてLEDは省エネなの…?

機械・技術

LEDとは

 

 

LED〔light emitting diode〕とは、発光ダイオードという半導体※のことを言います。

 

※半導体とは…物には、電気を通す【導体(どうたい)電気を通さない【絶縁体(ぜつえんたい)、その中間【半導体(はんどうたい)があります。

 

 

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LEDは、白熱灯蛍光灯比べ省エネであるため、

(LED)

(白熱灯)

(蛍光灯)

 

近年では、ありとあらゆる場所で使用されています。

 

 

 

そして、LEDは寿命であることが特徴的で、

電球の交換に費用が掛かる信号機などでも多く見られるようになってきました。

 

 

 

それでは、どうしてLEDは少ない消費電力で

光ることができるのか仕組みを見ていきましょう。

 

 

 

LEDの光る仕組みと省エネについて

 

 

まず大きく変わったことですが、白熱灯蛍光灯では、

フィラメント※を加熱させることによって光っていましが、

フィラメントとは…電球などの発光部。電流を流し光や熱電子を放出する細い金属線。

 

LEDに関してはその工程がなく、直接発光しています。

 

 

LEDはこのような構造のため、白熱灯などのように

無駄なエネルギー(熱)放出しないため消費電力も低くなります。

 

 

ご存じかもしれませが、白熱灯は光っている時に触ると、やけどするほど熱いです…

 

 

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LEDの仕組み

 

LEDは、このカプセル内にある

小さなLEDチップ(LED素子)が発光することによって明るくなるのですが、

 

LEDチップは2種類の半導体

 

  • プラス(+)電気を多く持つ半導体の【正孔(せいこう)】…〔P(ポジティブ)電極〕

 

  • マイナス(-)電気を多く持つ半導体の【電子(でんし)】…〔N(ネガティブ)電極〕

 

この2つが重なり合ったもので構成されています。

 

 

 

ANODE(アノード)〔外部から電流が流れ込む電極〕に電源のプラス(+)

CATHODE(カソード)〔外部へ電流が流れ出す電極〕に電源のマイナス(-)

接続して電圧を掛けると、

 

 

小さなLEDチップ内では、

プラス(+)側から流れる【正孔(ホール)と、

マイナス(-)側からの流れる【電子】

接合部移動電流が流れはじめぶつかりあって結合(再結合)します。

 

このとき、

結合して小さくなり、その余ったエネルギーにより半導体が発光します。

 

 

 

現在では、LEDはすでに光の三原色〔赤、緑、青〕がそろっているため、

チップの化合物〔物質の波長により変化が出る〕によって、

さまざまな色を出すことができるため用途が広いことも特徴です。

 

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ちなみに…

 

LEDは蛍光灯、白熱灯などに比べ紫外線少ないため、

夜の外灯などに虫が寄り付きにくいメリットがあります。

※虫は一部を除き紫外線によってきます。

 

これからの時期、虫嫌いには持ってこいですね…(笑)

 

 

※ただし、ゴキブリや蚊は紫外線に関係なく寄ってくるようです。

嫌な一部が残っちゃいましたねぇ~

 

 

 

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