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LEDの材料

LED照明器具やLED電球などに使われるLEDの材料は半導体です。半導体は元素などを化合させて作られ、化合の仕方によって電気の通し方が変わり発光色に違いが生じます。この電気の通し方の違いによって、赤、緑、青などの発光色の違いが生じてきます。

読み方:えるいーでぃーのざいりょう

LEDの材料について

LEDの材料は半導体です。半導体の種類によってLEDが発光する色が変わってきます。半導体はさまざまな元素などを化合させて作られ、化合の仕方によって電気の通し方が変わってきます。この電気の通し方の違いによって発光色の違いが生じてきます。LEDが開発された当初は、赤色に発光する半導体しか分かっていませんでしたが、研究者の努力でその後、緑色、青色に発光する材料が開発され、色の三原色がそろい、LEDによるカラー表現が可能になりました。

半導体の電気の通し方の違いは、半導体ごとに持っている電流を流せる電圧の違いです。物質には「電子が自由に動けない価電子帯」と「電子が自由に動ける伝導帯」があり、価電子帯と伝導体の間が離れていると電気を通しにくくなり、近づいていると電気を通しやすくなります。この間隔は物質によって違っており、バンドギャップと呼ばれています。例えば鉄はバンドギャップが小さく電気を通しやすい、一方プラスチックなどはバンドギャップが大きく電気を通しにくいということになります。バンドギャップが大きいほど、電流を通すために大きな電圧が必要となります。

LED照明器具やLED電球などに使われるLEDの材料である半導体は、発光色ごとにバンドギャップが違います。1990年代までにさまざまな発光色の半導体材料が開発されましたが、青色に発光する材料はなかなか開発できませんでした。しかし1993年に日本の研究者によって主に窒化ガリウム(GaN)を材料に利用して青色発光ダイオードが開発されました。その後、青色や紫外線に発光するLEDと蛍光体を組み合わせ、白色に変化させて発光するLEDも開発されました。

(C) nobudget LED 研究会 2014.8.18

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