LEDってどういった物なのか?LEDの凄さに関心をよせてみた。

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LEDについて調べてみた

七色に光る発光ダイオード

発光ダイオードのダイオードってなに?

ダイオードは、電気の流れを一方通行にする部品。

ダイオードは整流作用(電流を一定方向にしか流さない作用)を持つ電子素子で、トランジスタやICなどと同じ種類で、半導体を用いた基本的な部品で能動部品とも呼ばれます。
最初のダイオードは2極真空管で、のちに半導体素子である半導体ダイオードが開発され、今ではダイオードと言えば半導体ダイオードのことをいいます。一方向にのみ電流を流す性質を利用して、交流を直流に変換する整流器や、電圧が変化しても電流を一定に保つ定電流ダイオード、無線信号から音声信号を取り出す検波用ダイオード、電流を流すと光を発する性質を持つ発光ダイオードなど、様々な部品として使われています。

 

どういうしくみなのか?

おおまかな説明になりますが、シリコンやゲルマニウムなどの半導体に、とある物質を少し混ぜるとP型半導体やN型半導体ができます。この2つをつぎ合わせた構造がダイオードになります。
P型半導体が(+)の性質で、N型半導体が(ー)の性質を持っています。このP型半導体とN型半導体(+とー)にはまだ結びつけない状態にあります、このダイオードに順方向の電流を流すとP型の性質である+があふれてP型とN型にある壁みたなものを乗り越えて(+とー)が結びつくことで電流が流れるのです。(かなりザックリした説明ですけど)
逆に電流を流した場合、P型(+)とN型(ー)につないだ電極側に引き寄せられるので、P型とN型にある壁みたなものが広がるだけで(+とー)が結びつくことはないので、電流は流れません。
この性質が電流を一定方向にしか流さない作用を持つ電子素子→ダイオードなのです。
補足として、P型半導体の電極側をアノード、N型半導体の電極側をカソードといいます。P型とN型にある壁みたなものといっていたものは空乏層(くうぼうそう、depletion layer)といいます。

最初のダイオードは2極真空管だったので、真空管が空乏層になっているということですね。

発光ダイオード LED

電気製品の電源ランプやテレビ画面のバックライト、照明などに使われている身近なダイオード LED。
白熱電球と違って、LED(発光ダイオード)はダイオードの中で+と-の電気が結びついた時に電気エネルギーが直接、光エネルギーに変えているので、効率がよく、エコを実現する照明部品として活躍しています。
光を放つために熱や運動の介在を必要としないので、電気さえあれば発光します。また、電気を通すのをやめれば、光を放たなくなり、再び通電すればまた光るといったふうに繰り返し使えますし、白熱電球のように熱による損壊がないので、長寿命なのです。

 

じゃあ白熱電球はなんで光っているのか?

白熱電球はガラス球の中にある導入線によりフィラメントが固定されていて、このフィラメントに電流を流し、電気抵抗を利用して白熱化(高温にする)ことで光を得ています。この抵抗によりフィラメントの温度が上昇、およそ2000度~3000度の高温となることにより白熱化して、光るという原理です。そのため電力の多くが赤外線や熱として放出されるため発光効率が低いのです。

ダイオード解説の動画でわかりやすいサイト
こちら ⇒ http://www.murata.co.jp/elekids/compo/diode/

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