LEDとは

LEDとは、「Light Emitting Diode」という英語の略で、直訳すると、光を放つダイオードという意味。
つまりLEDは、電気を流すと光る性質を持つ半導体のことです。
日本語で発光ダイオードとも呼ばれます。

半導体とは
物質には銅やアルミニウムのように電気を通す「導体」と、ゴムやガラスのように電気を通さない「絶縁体」とがあり、半導体とはその中間の性質を備えた物質です。
半導体は、人間が与える条件によって、電気を通したり、通さなかったりします。
今まさに皆さんが見ているパソコンやスマートフォンの中にも、半導体がたくさん使われているわけですが、LEDはそれらの仲間で、「電気を流すと光る」という特別な性質を持っています。

LED（発光ダイオード）は、Ga（ガリウム）、N（窒素）、 In（インジウム）、Al（アルミニウム）、P（リン）、As（ヒ素）などを合成して作られます。
LEDは、これらの元素により構成された化合物で、これがLEDと呼ばれる半導体です。
この半導体を構成する材料によって、放出する光の波長（発光色）が決まります。

※半導体には、一種類の元素（si（シリコン）、ge（ゲルマニウム）等）からなる「単元素半導体」と、複数の異なる元素からなる「化合物半導体」（GaAs（ガリウムヒ素）、InP（インジウムリン）、アルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）等）に分類されますが、 LEDには、ほとんど化合物半導体が使われています。

LEDと蛍光灯の違い

LEDは、なぜ従来の光源より効率が良く、消費電力の少ない光源と言われるのか。
他の光源との発光原理の違いから、その理由が分かってきます。

●白熱電球の光る仕組み
白熱電球の発光原理は、フィラメント（※）と呼ばれる細い金属線を熱することによって光を発生させる仕組み。

※フィラメントとは
もともとは「細い糸」という意味で、電気を通すと抵抗体となる細い金属線です。
白熱電球のガラス球の中をのぞいて見ると、ぐるぐると巻かれたバネのような形状のものがありますが、これがフィラメントです。
非常に高温に強いタングステンという金属の線で、電流を流すと2000℃以上の高温になって光を発します。
●蛍光灯の光る仕組み
蛍光灯は、蛍光管の両端の電極にフィラメントが付いており、これを熱すると、電子が反対側の電極へ放出される仕組みになっていて、これがガラス管の中に充填されている水銀ガスにぶつかると紫外線を発生させます。さらに発生した紫外線がガラス管の内側に塗られている蛍光塗料に当たることで、白色などの可視光（人の目に見える光）が発生するという仕組み（複雑ですね）。

●LEDの光る仕組み
LEDにフィラメントはありません。つまり熱を使って光を発生させる仕組みではありません。
LED（発光ダイオード）は、「pn接合」という基本構造を持っていて、「p型」と「n型」と呼ばれる2種類の半導体を接合して造られます。
※正孔とは、電子の抜けた穴のことで、ホールとも呼ばれます。

LEDに順方向の電圧をかけると、電子がP型半導体の方向へ流れます。
この電子が、正孔（ホール）とぶつかると結合します。その時に発生するエネルギーが光となって放出されます。
つまり、プラス（＋）とマイナス（－）の電気がくっつくことによって光を発します。

白熱電球や蛍光灯は、電気を一旦熱に変えてから光を発生させる仕組みなので、その分多くの電力を必要としますが、 LEDは、流れる電気をそのまま光に変換する仕組みなので、たいへん効率が良いわけです。
また、従来電球のようにフィラメントの寿命で短期間で切れてしまうということがなく、長い間使い続けられる事も大きなメリットです。