世紀の大発明！ LEDのディープな世界に迫る

2015/02/08 19:00

いまや全国各地で冬の風物詩となったウインターイルミネーション。一昔前までイルミネーションの光源には白熱電球の豆電球が使われていましたが、今日では消費電力が少ないLEDが主流となっています。そのLEDといえば、赤崎勇氏・天野浩氏・中村修二氏の日本人3人が、2014年ノーベル物理学賞を受賞したことでも話題になりましたね。では、そもそもLEDとはどんな灯りで、なぜ世紀の大発明とまで言われているのでしょうか？ちょっとディープなLEDの世界に迫ってみました。

明るい未来を拓く、色とりどりのLEDの輝きは世紀の大発明！

ダイレクトに電気を光に変えるLED LED（Light Emitting Diode／発光ダイオード）は、ロウソク・白熱電球・蛍光灯に続く「第4の灯り」とも言われています。炎の光で明かりを灯すロウソク。フィラメントに電気を通すことで発熱して光る白熱電球。フィラメントから放出される電子と、蛍光管内の水銀の原子がぶつかり合って紫外線を出し、これが管内の蛍光塗料に当たって光る蛍光灯。これに対してLEDは、半導体を使った構造でフィラメントはありません。電圧をかけると半導体の中で電子のエネルギーが光エネルギーとして放出され、発光するという仕組みになっています。熱や運動を介在せずに、電気を直接光に変換するので効率が良く、従来の灯りより寿命が長いのが特徴です。世界中の研究者が手を引いた青色LEDの開発 LEDは半導体の材料によって発光する色が異なります。基本的には単一色なため、LEDを普通の照明として使う（白い光を作る）ためには、光の三原色である赤色・緑色・青色の光を作る必要がありました。すでに1960年代には、赤色や緑色のLEDが開発されていましたが、青色だけは長年実現されませんでした。青い光を作る半導体の材料「窒化ガリウム」は、LEDを作るための結晶化が非常に難しかったからです。そのため世界中の多くの研究者が手を引いてしまい、「今世紀中に青色LEDの実現は不可能」と言われていました。しかし、名古屋大教授だった赤崎氏は、天野氏とともに窒化ガリウムの研究を重ね、特殊な層の上に窒化ガリウムの結晶を作成することに成功。1989年、世界で初めて青色LEDを実現しました。その後、日亜化学工業の技術者だった中村氏が、窒化ガリウムの大量生産技術を独自に開発。青色LEDの実用化・製品化につなげました。スウェーデン王立科学アカデミーは、2014年ノーベル物理学賞の発表にあたり「21世紀はLEDによって照らされるだろう」と、3氏の功績をたたえています。エコロジー社会に欠かせない「21世紀の灯り」青色が実現したことで、LEDはさまざまな用途での実用化が一気に進みました。屋外の大型ディスプレイや信号機をはじめ、蛍光灯・発熱電球に替わる照明としても急速に普及。高い節電効果と省エネルギーを実現する「21世紀の灯り」として、エコロジーな社会づくりに大きく貢献しています。そして、冬の街並みを華やかに彩るウインターイルミネーションも、そろそろフィナーレを迎えます。いまあらためて、明るい未来を拓く色とりどりのLEDの輝きを、新たな感動とともに目に焼き付けておきたくなりました。本当にブラボーですよね！