「青色発光ダイオード（LED）」はどの単元（分野）で学習しますか？

物理分野の「電流と回路」の単元で学習します。

「青色発光ダイオード（LED）」のテストや受験での重要度はどれくらいですか？

中学受験では「C」、高校入試では「B」、大学受験では「A」の重要度です。小中は光の三原色や電気回路、高校は半導体の仕組みとして重要。

青色発光ダイオード（LED）とは？中学受験・高校受験の頻出ポイントをわかりやすく解説

一般小学生

まとめ

青色発光ダイオード（LED）: 窒化ガリウム（GaN）などの半導体を用いて、電気エネルギーを直接青色の光に変換する半導体素子

解説

青色発光ダイオードは、1990年代初頭に赤崎勇、天野浩、中村修二らによって開発されました。それまで、高輝度な青色光を得るための材料として窒化ガリウムは有望視されていましたが、高品質な結晶を作ることが極めて困難であり、多くの研究者が開発を断念していました。彼らがこの物理的な課題を克服したことで、実用的な青色LEDが誕生しました。

この発明の最大の意義は、既に存在していた赤色・緑色と合わせて「光の三原色」がすべて揃ったことにあります。これにより、LEDを用いてあらゆる色を表現することや、照明に不可欠な白色光を作り出すことが可能となりました。この功績により、3氏には2014年にノーベル物理学賞が授与されています。

項目	LED	白熱電球	蛍光灯
発光効率	非常に高い	低い	高い
寿命	約40,000時間	約1,000時間	約10,000時間
熱の発生	ほとんどない	非常に多い	少ない

コラム

LEDは従来の光源と比較して、エネルギー消費が少なく長寿命であるという特徴を持ちます。これは環境負荷の低減に直結するため、地球温暖化対策としても重要視されています。現在では、一般照明だけでなく、大型ディスプレイ、スマートフォンのバックライト、信号機、さらには青色レーザーを用いたBlu-rayディスク技術など、現代社会のあらゆる基盤技術に応用されています。

小学生のみなさんへ

青色発光ダイオード（LED）は、電気を光に変える特別な部品のことです。みなさんの家にある照明や、信号機、スマートフォンの画面など、いろいろな場所で使われています。

昔は、LEDには赤色と緑色しかありませんでした。光には「赤・緑・青」の3つの色（光の三原色さんげんしょく）があり、この3つがそろうと、まぶしい「白色」を作ることができます。しかし、青色を作るのはとても難しく、世界中の学者が失敗していました。

そんな中、日本の研究者けんきゅうしゃたちが、窒化ちっかガリウムという材料を使って、ついに青色を作ることに成功せいこうしました。この発明はつめいのおかげで、LEDで明るいライトやフルカラーの画面が作れるようになり、世界中の生活が便利になりました。

ルラスタコラム

LEDは「Light Emitting Diode（光を出すダイオード）」の頭文字をとった言葉です。電球と違って熱くなりにくいので、地球にやさしい明かりとして注目されています。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】青色LEDの発明によって揃うことになった、光の三原色の3つの色をすべて答えなさい。

赤・緑・青の3色です。

【応用】青色LEDの発明が、一般家庭の照明器具にLEDが普及するきっかけとなったのはなぜか、光の性質の観点から説明しなさい。

光の三原色（赤・緑・青）がすべて揃うことで、それらを混ぜ合わせて「白色」の光を作り出すことが可能になったためです。

【実践】従来の白熱電球と比較した際、LEDを利用することの利点を2つ挙げなさい。

消費電力が非常に少なく省エネである点、および寿命が非常に長く交換の手間が少ない点です。

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