発光ダイオードいついて

発光ダイオードの色と順電圧にはどのような関係があるのですか？

No.1 回答者： fifaile 回答日時： 2008/07/21 20:47

何が言いたいのかわかりませんが、発光ダイオードの色は素子によります。

電圧は関係ありません。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

そうではなくて、同じ順電流を流したときに異なる色のLEDによって、電圧が次のように変わったのですが、なぜなのでしょうか。
青→3.54V
緑→2.16V
黄色→1.94V
赤→1.90V
赤外1→1.19V

ちなみに順電流は20mAです。

お礼日時：2008/07/21 21:07

No.2 回答者： foobar 回答日時： 2008/07/21 21:13

半導体の内部では、色に対応した電子のエネルギー遷移が起きています。

このエネルギ変化幅は発光の波長が短いほど大きく、一旦エネルギーを持ち上げるために高い電圧が必要になります。

No.3 回答者： inara1 回答日時： 2008/07/21 22:29

「高輝度の青色と緑色と白色LED」を除いて、LEDの発光色（波長）と動作電圧の関係は以下のようになっています。

　　h*c/λ ≒ e*Vf
h はプランク定数( = 6.62606896E-34 J・s）、c は真空での光速（ = 2.99792458E8 m/s)、λは光の波長 [m]、e は電子の電荷（ = 1.602176487E-19 ）、Ｖｆ は動作電圧 [V] です。つまり
　　Vf [V] ≒ 1239.8/λ[nm] --- (1)
となります。λ= 1000nm の赤外だと Vf ≒ 1.24V、。λ= 650nm の赤色だと Vf ≒ 1.91V、λ = 560nm の緑だと Vf ≒ 2.20V となります。

h*c/λ というのはLEDの発光材料に使われている化合物半導体のバンドギャップエネルギー [J] です。右辺の e*Vf というのは、LEDに印加した電圧によってLED内部のキャリア（電子とホール）が獲得したエネルギー差 [J] です。波長の短い光を出すには、キャリアのエネルギー差を大きくしなければならないので、印加電圧を大きくする必要があります（ANo.2 さんのコメントはこのことです）。ytcktA さんが提示された赤外から緑までのLEDは、ほぼこの関係になっています。

最初に「高輝度の青色と緑色と白色LEDの場合を除いて」と書きましたが、このLEDは、発光層に InGaN（窒化ガリウムインジウム）という材料が使われています。本体なら、以下のように、式(1)で計算される Vf で発光します。
　　緑（530nm）→ 2.34V
　　青（470nm）→ 2.64V
しかしこの材料を使ったLEDは内部抵抗が高いので、ちょうどLEDに直列に抵抗をつないだような構成になっているため、LED全体にかける電圧は、式(1)で計算される電圧より高くしないと発光しない（充分な電流が流れない）のです。そのため、高輝度の青色と緑色LEDの動作電圧はこれより高い 3.4V くらいになります。白色LEDの中身は、青色LEDと黄色の蛍光体なので、その動作電圧は青色LEDと同じ 3.4V～3.6V になります。ytcktA さんが提示された 「緑→2.16V」 というのは、InGaN（窒化ガリウムインジウム）を使った高輝度の緑色LEDでなく、GaP（リン化ガリウム）を使った暗いLEDだと思います。

ちなみに私は昔、高輝度LEDの開発をやっておりました。

この回答へのお礼

ありがとうございます！
参考になりました。
またよろしくお願いします!!

お礼日時：2008/08/05 08:13