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大阪 堺筋本町のコンサル

大阪の堺筋本町に本社を構えるテレワークのコンサルタント部4人が運営するブログです。自らに毎週(月水金)と画像を添付するという条件を課しました!

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発光ダイオード 

曽田です。

エコロジーネタで、またまたLED(Light Emitting Diode)です。
(照明のネタが多すぎだって突っ込まないでくださいネ)

今や太陽光発電とLEDは、電気・設備業界の救世主、頼みの綱です。

新築物件が極端に減って行くなかで、確実に販売数量を伸ばしている

設備といえばこの2つですね。


その電気業界の救世主の1つLEDですが、今日はその構造に触れたいと思います。


そもそもLEDは、電子部品の1つである「ダイオード」の1つの種類です。

「ダイオード」は、回路の中でどんな役割をしているのか?


それは「整流」です。


基本的なダイオードは、PNの2つの半導体(※1)を接合した構造が一般的です。

PからN側へは、電流が流れますが、NからP側へは、電流が流れにくい性質を持っています。

ですので、+から-に振れる交流の電流を、直流電流へ変えることができるのが

ダイオードなのです。

P側=アノード
N側=カソード

※1:半導体とは、電気を良く通す良導体や電気を通さない絶縁体に対して、それらの中間的な性質を示す物質

順方向
順方向の電流



逆方向
逆方向の電流

このダイオードが、なぜ光るのかというと


ダイオードにある一定の電圧を掛けると、

P側の正孔(+の電気をおびた孔)とN側の電子が増え始め、PとNの接合部で結合を始めます。


結合することにより、電子がN側からP側に移動すること同じになり

P側からN側に電流が流れるわけですが、

この正孔と電子の結合時に、熱や光を発生するのです。


原理
出展:NEDO

発光の原理動画はこちら(出展:NEDO)


この時、かける電圧とダイオードの半導体の材料の違いにより、発する光の波長が異なります。

因みに、現カリフォルニア工科大学の中村教授が、日亜で青色の発光を実現されたのが

1993年で、その2年後に光の3原色が揃い、やっと1996年に今のLED電球のもととなる白色が

開発されています。

年表
出展:NEDO


以上が、LEDが発光する仕組みですが、お分かりいただけましたでしょうか?

因みに、中村教授が、日亜から8億4千万の発明報奨金を貰われた発明は、窒化ガリウム(GaN)を用いた

青色発光でしたが、窒化ガリウムの半導体が高コストであることから、更に研究が進められ

2004年12月東北大学の川崎雅司教授らの研究チームは、価格が安い酸化亜鉛を用いた青色発光ダイオードの

開発に成功したらしいです。


LEDの発光は、物質が持つ電子と正孔の反応から起きることから、発光自体はフィラメントなどと違い

半永久的と言われています。

寿命があるのは、PN半導体以外の、回路や電極などの劣化によるものだと言われています。

今時のLED電球は、耐久時間(新品時の75%以上の光量を維持している時間)は40,000時間と言われていますが

実際に40,000時間をかけて試験したわけではなく、負荷を上げての試験で確認されたもの。


本当に40,000時間もつのかどうかは??

製品の品質バラつきを考えると、実はクエスチョンマーク??です。

行政機関には、はやくLED照明関連の規格を整えて欲しいものです。



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