発光ダイオード
1993年に中村修二が、世界に先駆け高輝度青色LEDを発明し、実用化した。
2001年8月、中村が職務上で1993年11月に発明した(職務発明)「404特許」を巡って元勤務先の日亜化学工業を提訴し、同特許の原告への帰属権確認ないし譲渡対価を巡って係争した(青色LED訴訟)。この訴訟は企業と職務発明者との関係について社会の関心を広く喚起し、裁判所は東京地方裁判所では発明の対価を約604億円と評価し200億円の支払いを命じたが、東京高等裁判所は和解へと誘導し1審判決が認定した発明の対価約604億円の1/100 相当の6億円を「対価」として提示した。日亜は、(いずれにせよ対価の支払いが遅れていたので)遅延損害金を含む約8億4千万円を支払うことで和解が成立した。しかし中村はなお納得できず「高裁は山ほど提出した書面をまるで読まず、最初から和解金額を決めていた。高裁の和解案の決め方は正義とは言えない。」と指摘するために、滞在していたアメリカ合衆国から日本を訪れた。
2004年12月、東北大学金属材料研究所の川崎雅司(薄膜電子材料化学)らの研究チームは、より安価な酸化亜鉛を用いた青色発光ダイオードの開発に成功した。青色LEDの再発明とも言われ、この成果は同年12月19日付の英科学誌ネイチャーマテリアルズ(電子版)にて発表された。
赤﨑、天野、中村の3名は青色発光ダイオードに関する業績が評価され、2014年のノーベル物理学賞を受賞した。
ヒトの視覚が認識できない短い時間周期の点滅を繰り返し、見かけ上一定の明るさを得る方式である。明るさは点灯時間のデューティ比を変えるパルス幅変調により容易に調節できる。
駆動回路には電力効率は良く、出力に電流・電圧に変動(リップル)があるスイッチング電源や昇圧回路を用いる事が可能である。また、出力電流の平均を一定に保つ事で、乾電池のように電源電圧が低かったり、変動幅が大きかったり、という場合にも一定の明るさを維持可能である。
駆動回路で消費される電力が他の駆動方式に比べ少なく、入力電力の大半がLEDで消費されるため、電力効率は比較的良い。しかし、電流断続時の急激な電流変化により生じるノイズ放射が機器内外へ電磁妨害を及ぼすほか、回路規模増大に伴ってコストと実装体積が増加する。
ろうそくに似せたLED照明器具も製作・販売されている。火傷の心配がなく、火災の危険性が低いメリットがある。センサーやコンピューターと組み合わせて、周囲の音を感知して光を動かし、風による炎のゆらめきを再現する技術も開発された。
LEDは低消費電力、長寿命、小型化可能であるため、数多くの電子機器に利用されている。また、1つの素子で複数の色を出せるような構造の物もある。機器の動作モードによって色を変えられるなど、機器の小型化に貢献した。
当初のLEDは輝度が低かったため、電子機器の動作表示灯などの屋内用途に限られていたが、赤色や黄緑色の高輝度タイプの物が実用化されてからは屋外でも電球式に代わって電光掲示板に採用され、さらには鉄道駅の発車標などにも使用されるようになった。
高輝度の青色や緑色、それを応用した白色の発光ダイオードが出回るようになってからは、フルカラーの大型ディスプレイ、電球の代わりとして懐中電灯や信号機、自動車のウィンカーやブレーキランプ、各種の照明にも利用されていった。特にブレーキランプに使用した場合、電球よりブレーキペダルを踏んでから点灯するまでのタイムラグが短いため、安全性が向上する。2006年には日本初の超高輝度LEDを用いた前照灯が、JR東海313系電車で採用された。2012年5月開業の東京スカイツリーでは、夜のライトアップ照明を全てLEDで行っている。
ディストーションやオーバードライブ、またギターアンプのクリッピング素子として、シリコンダイオードやゲルマニウムダイオードの代わりに使われる場合がある。