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LEDの色
パソコンなどいろいろな電気製品に使われているLED、赤と黄緑（？）の2色しか見たことが無いのですが、他の色は無いのでしょうか？ もし、無いとすればこの2色しかできない理由などあるのでしょうか？ また、プレゼンなどに使用されているレーザーポインター、これも赤しか見たことが無いのですが、これも赤しかできない理由はありますか？ （他の色ができるのであれば、メーカーが先を競って華やかな色を出しているはずだ、という勝手な解釈で質問させていただいています。） もうひとつ追加ですが、レーザーポインターは4，5年前から急に安価で簡単な構造のものが出始めましたが、なにか画期的な発明でもあったのでしょうか？ 科学の知識は無いのですが、ちょっと疑問に感じたので質問してみました。 ちょっと科学的に、わかりやすい説明をしていただけると幸いです。お願いします。
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PokaQさん、ちょっとだけ科学的に説明してみますね。 ●LEDの色はどうやって決まるの？ LED（ライトエミッティングダイオード：発光ダイオード）は、コンピュータ などの電気部品に使われている半導体でできています。 LEDをよく見てみると、電球のようになっていると思いますが、電球とは発光 原理が異なります。電球の場合は、フィラメントに電気が通ることによって、 フィラメントが加熱し、その熱が光として出てきます。 LEDをよく見てみると、金属のフレームの上に何か小さなものがあります。こ れをLEDチップといいます。LEDチップは電子を与える半導体（ｎ型）と電子 を受ける半導体（ｐ型）をふたつ重ねあわせたものです。ｎ型には電子（マイ ナス）が含まれており、ｐ型には電子を受け取る正孔という電子を求めて動き 回っている穴（プラス）があると考えてください。ＬＥＤチップに電圧をかけ ると、エネルギーをもらった電子と正孔が移動し、ｎ型とｐ型の接合面で引き 合ってくっつきます。電子と正孔が結合すると、電子と正孔が持っていたエネ ルギーが光となって出てくるのです。電圧をかけるのをやめるとエネルギー変 換が行われず光は出てきません。LEDが発光する光は、この半導体の特性によっ て決まります。したがって、適切な半導体を選べば、原理的には様々な色の光 を出すことができます。 しかし、特定の波長の光を、必要な輝度と鮮やかさで、安定的に出すことがで きる材料を探すのは大変なことです。例えば、青色LEDは、昔からあったのです が、SiC（炭化けい素）という材料を使っていました。しかし，とても暗くて、 赤や緑のLEDに比べても暗くて、その利用範囲が限られていました。しかし、そ の後、GaN（窒化ガリウム）という材料が開発され、鮮やかな青色が得られるよ うになりました。青・緑・赤は光の三原色です。それぞれの光を綺麗に出せる ダイオードがそろったことにより、フルカラー表示が可能となりLEDの利用範囲 が飛躍的に広がりました。LEDは半永久的な寿命・省電力・省スペースという特 長を持っていおり次世代の照明としての期待が持たれています。これから身の回 りにLEDを利用した製品がますます増えてくることでしょう。 さて、白色のLEDは、ZnSe（セレン化亜鉛）という物質を使っています。青・緑・ 赤のLEDの光を混ぜると白色が作れるのに、なぜわざわざ白色のLED が開発され たのでしょうか。それは携帯電話の液晶のバックライトとして必要だったからで す。携帯電話の液晶のバックライトには、同色のLEDランプがいくつか使用され ています。昔の携帯電話にはバックが白いものはありませんでしたね。しかし、 カラー液晶を使用する場合は、バックライトは白色にしなければなりません。 白色のLEDランプが使えないと、赤・緑・青のLEDランプを揃えなければなりま せん。LED数が増加し、コストもかかるというわけです。 ●レーザーポインタの光 レーザーポインタは一時期とても安価なものが市場に広がりました。ところが、 レーザーポインタのレーザーによって、目に障害を受ける人が増えたのです。 強い光であるレーザー光が眼に入ると、水晶体がレンズとなって網膜上の１点 に光が集まるので、網膜が焦げてしまう危険があります。特にレーザーポイン タで使われている赤や緑の可視光線のレーザーは、眼に入ってからほとんど吸 収されずに網膜に達するため危険です。 このため日本工業規格（ＪＩＳ）で はレーザー光の安全性に関して細かく規定しています。しかし、残念なことに、 最近まで網膜を損傷する危険性がある高出力のレーザーポインタが野放しで輸入 ・販売されていました。ここ数年間で、レーザーポインタによる網膜の損傷など の事故の報告が相次いだため、監督官庁である経済産業省はニ〇〇一年一月に、 レーザーポインタの製造・輸入・販売の規制に乗り出しました。この法規制によ り、現在、販売されているのは眼を傷める危険が少ないものだけですが、既に規 制対象外のものが出回ってしまっていることは注意しておかなければなりません。 人間の目に見えない赤外線や紫外線などのレーザー光は、眼の中で吸収される ため網膜には達しません。眼に対して安全な波長のレーザー光という意味で、こ れらをアイセーフ波長のレーザー光といいます。屋外でレーザーを使用する場合 には、遠く離れている人の眼にもレーザー光が届く可能性があるため、このアイ セーフ波長のレーザーを用いるのが一般的です。ただし、アイセーフ波長のレー ザー光と言えども、レーザー光の量によっては、眼球の表面の温度を上昇させて 損傷を起こす恐れがあります。網膜に集中する可視光線のレーザー光に比べれば 遥かに安全ですが、アイセーフ波長のレーザー光だからといって、安全と言い切 れるわけではありません。 ちょっと余談・・・ もちろんCDなどに使われるレーザーは目的が異なりますから、レーザーポインタ と同じ状況ではありません。CDの場合には、CDの溝に刻まれているデジタル情報 （１と０を示す凸凹）を読み取ることができる波長のレーザー光が必要です。 DVDとなると、さらにたくさんの情報を記録できますが、これは凸凹がより細かい といことです。そうすると、より波長の短いレーザー光が必要になります。 光には波の性質があります。波はその波長と同程度の隙間や凸凹のところで、広 がるという性質があり、これを回折現象といいます。したがって、光が読める凸凹 の大きさには限界があります。 光は科学技術において、さまざまな用途に使われていますが、光の波の回折現象 のために、せいぜいマイクロメートル（千分の一ミリメートル）スケールの領域し か取り扱えないという難点がありました。たとえば、最新の電子部品では、ナノメ ートル（百万分の一ミリメートル）スケールの領域における物質の組成の乱れが電 気特性に大きな影響を与えるため、物質の化学的性質をナノスケールで分析する必 要があるのですが、普通の光では調べることができないのです。 人間の科学は光の波長という大きな障害にぶつかったのです。ところが、これを 解決できる画期的な光が注目されています。この光の波長の壁を破る光が近接場光 という特殊な光です。光の波長より小さな径の球に光を照射すると、球のまわりに 光がまつわり付く現象が起きます。このまつわり付いた光を近接場光といいます。 その厚みは球の半径程度といいますから、近接場光は普通の光の波長よりずっと小 さなサイズの光なのです。この近接場光を使うと、これまで不可能であった、ナノ スケールでの光技術が実現できるようになります。 ●LEDの価格 LEDが安価なものがたくさん出回っているのは、IT産業（通信機器産業）の需要 によるものです。普及してる携帯電話の数だけを考えても、すごい数になると思い ます。あとは、CDなどでもそうですし、コンビニやスーパーで使われているバーコ ードリーダーにもLEDが使われています。もちろん、コストを抑えて、大量生産が できるようにするための努力があったのは言うまでもありません。 参考：光と色の１００不思議（東京書籍）
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- tocoche
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ＬＥＤの色はたくさんありますが、良く使われるものしか目に触れることがないでしょう。 メーカのカタログを見ると、色を波長で示しています。 下記ＵＲＬ（スタンレーのｗｅｂページ）より、データシート／ＯＫ／各ＬＥＤランプごとの波長の載っている表があります。 昔の方が色のバリエーションは多かったのですが、今は不況なのであまり売れない色は生産中止になっています。 ちなみに輸出用の機器では、赤はアラーム（故障）を示すため、電源ランプには使われません。
ＬＥＤ（発光ダイオード）もＬＤ（レーザダイオード）ももともと赤い色の方（波長が長い方）が緑や青い方（波長が短い）方より作りやすいという理由があります。 これは、波長の短い光は、光子（光の最小単位）のエネルギーが高いという理由から発生しにくいためです。 エネルギーの高い光を作るには高いエネルギーを投入しないといけないのですが、高いエネルギーは発生させる素子そのものにもダメージを与えます。 >この2色しかできない理由などあるのでしょうか 現在では既に色んな人が答えているように青色のＬＥＤも存在します。 まだ価格が高いので普及していませんが。 >レーザーポインター、これも赤しか見たことが無いのですが、これも赤しかできない理由はありますか？ レーザはＬＥＤの親戚ですが、更に製作が難しいため、一応あるのですが、高価なためポインターには使われていません。 最近盛んに開発が進んでいます。この間も松下がＳＨＧという手法を使った青色レーザの製品化を発表しました。 目的はＤＶＤ（デジタルビデオディスク）です。 >レーザーポインターは4，5年前から急に安価で簡単な構造のものが出始めましたが、 普及の原因はなんと行っても光通信、ＣＤです。この２つのマーケットのおかげでみんながこぞってＬＤの開発に乗り出し、量産し始めたため、非常に安価にＬＤを作れるようになりました。 通信用は赤外ですが、ＣＤは丁度赤色です。（最近のポインターはもっと波長が短いですが） 今後もＤＶＤなどの普及、記憶容量ＵＰによりＬＤはまだまだ盛んに開発が進み、いずれ３色のレーザポインターが安価に手に入る時代が来るでしょう。 では。
- brogie
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パソコンの画面などはRGBで構成されていますネ。Red,Green,Blueがあればすべての色の画面ができます。このRGBのLEDの発明は日本人によってなされました。輝度の弱いものはいろいろ発明されていると思いますが、中村修二さんが発明されたブルーは大変明るいLEDです。キーホルダーの照明に使われているものもあります。また、西澤潤一さん（RとGの発明や光ファイバーの発明者、半導体関係の発明も沢山あいます）の東北大でも、ガリウム・砒素系？のブルーの研究はなされていましたが、ついに明るいブルーは出来なかったようです。このお二人ともノーベル賞が早く送られることを祈っています。 以上、参考まで。
- korosuke36
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青色発光ダイオードの開発をめぐっては、最近訴訟も起こっています。 参考ＵＲＬをどうぞ。
- terra5
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白もあります。 リモコン等で使う赤外線LEDもあります。 青は他のより高価なのと、点灯させるための電圧が高い 等の理由で、あまり見かけないのでしょう。 レーザーに関しても事情は同じではないかと・・。
- chaff
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最近は、青色LEDもあります プレステ２のパイロットランプなんかそうですね このごろは、飲み屋やパチンコ屋の看板にもちょびっとづつ使われはじめているようです。 因みに青色LEDは徳島で発明されたそうで、実はノーベル賞を貰えるくらいの大発明なんだそうです。
- taka113
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レーザー素子も最近では青や紫外線領域の光も出せるようになってきていますが、遊びやレーザーポインターに使えるほど安価でもなく、まだまだ技術が進んでいません。最近になって安くなったのは、半導体の生産技術が向上したため構造が簡単で小型のものが生産できるようになり、国外生産が可能になったため輸入品が大幅に増えたからでしょう。
- Naodon1020
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青もありますよ。 http://www.toyoda-gosei.co.jp/products/sei4.html 青色のLEDで有名なのは、携帯電話のバックライトですね。 赤、緑、青の光の三原色がそろったので、カラーディスプレイも可能です。
お礼
詳しい説明ありがとうございました。 いろいろなLEDの色があるんですね。 自分で気づいていなかっただけだったんですね。 いやー光は奥が深いですね。 いまさら言うのもなんですが。 その他回答をいただいた皆さんへこの場をお借りしてお礼を申し上げます。 ありがとうございました。 いろいろと調べてみると面白そうですね。 ありがとうございました。