LED will lighten up 21st century. But safety poses a challenge               健康面の安全性が課題―21世紀を灯すLED―

1/15/2015

 Japan exploded in joy this year when three Japanese scientists were jointly awarded the Nobel Prize for physics. The Royal Swedish Academy of Sciences announced on October 7 that Isamu Akasaki, professor of Meijo University, Hiroshi Amano, professor of Nagoya University, and Shuji Nakamura, professor of University of California were named the 2014 recipients for their contribution to the invention of blue light-emitting diode (LED) and its practical application. Akasaki and Amano were credited with their study of the basic LED technology and Nakamura with the key role he played in turning it into a product.

今年、同時に3人もの日本人科学者がノーベル物理学賞を獲得し日本中が沸いた。10月7日、青色LED(発光ダイオード)の開発及び実用化に携わった赤崎勇・名城大学教授(85)、天野浩・名古屋大学教授(54)、中村修二・米カリフォルニア大学教授(60)の3人への同賞授与がスウェーデン王立科学アカデミーにより発表された。青色LEDの基礎技術に関する研究には赤崎氏と天野氏が大きく貢献し、それらの技術の製品化は中村教授の尽力による。

Energy-saving lamps

省エネ照明器具

 

The main reason cited for their award was not the invention of blue LED itself. It was in 1993 that Nakamura invented bright blue light beams. The announcement by the academy attributed the award to their “invention of efficient blue light-emitting diodes which has enabled bright and energy-saving white light sources"

受賞の主な理由は、青色LEDの発明それ自体ではない。中村教授が高輝度の青色LEDを発明したのは1993年のことである。同アカデミーの発表によると、今回の受賞理由は、明るくエネルギー消費の少ない白色光源を可能にした高効率な青色LEDの発明とされている。

 

LED lamps are more efficient than conventional light devices such as incandescent and fluorescent light bulbs. In other words, they emit as much brightness as the conventional lamps but consume less electric power as they yield less heat energy when turning electric energy into light energy. For these reasons, LED lamps had been expected to become an energy-saving light source in the next generation. Three primary light colors are essential to make white light. However, while red and green LED lights had been invented in early days, only blue LED had not been. The study and invention by the three Japanese scientists won the high acclaim for making both the production and practical application of white LED possible.

LEDは、白熱電球や蛍光灯といった従来の照明器具と比較して発光効率が高い。つまり、電気エネルギーが光エネルギーに変換される際に生まれる熱エネルギーが少ないため、より少ない電力で従来の照明器具と同程度の明るさの光を発することできる。そのため、LEDは次世代の省エネルギー照明器具として期待を寄せられていた。しかし、白色光の再現に必要な光の3原色のうち、赤色と緑色のLEDは早くから発明されていたが、青色に光るLEDだけは難航していた。そこで、青色LEDを発明し、実用の域まで高め、白色LEDを実現したという点が大きく評価され、3教授の研究・開発に賞が贈られたわけだ。

Blue light

ブルーライト

 

People today benefit from blue LED not only as lamps but as many other devices seen everywhere in daily life. This is because it has made light emit a variety of colors. One familiar example is electronic message boards at stations, airports and stadiums. Before blue LED was invented, the messages had been displayed only in olive green, red and orange colors. Now, however, blue and white light colors are routinely used and their brightness is increasing. The official website of Nobel Prize says, “Incandescent light bulbs lit the 20th century; the 21st century will be lit by LED lamps.” Indeed LED lights will make people’s life brighter and more comfortable.

照明器具以外にも、我々は日常生活のいたるところで青色LEDの恩恵を受けており、これにより、多様な色の光を表現することが可能になった。身近な例では、駅や空港、競技場などに設置されている電光掲示板がそれを象徴している。青色LED発明以前のものは黄緑色や赤色、橙色ばかりであった。しかし、現在では青色や白色の光も多く使用され、その明るさも増している。「白熱電球は20世紀を灯してきたが、21世紀はLEDランプによって灯されていくだろう」とノーベル賞のホームページに謳われているように、LEDの光は我々の生活を一層明るく照らしてくれることだろう。

 

Yet, LED is not quite without problem. Blue light essential to produce white light is the shortest in wavelength among visible light rays and is known to have a strong energy. It is called "blue light." It can hardly be absorbed by the eyeball’s cornea and lens. The strong ray, therefore, directly reaches the retina, posing some risks to health such as eyestrain and sleep rhythm disorder. The latter problem can happen particularly when the eye is exposed to the ray just before one goes to the bed.

ただ、このLEDも、いくつかの問題を抱えている。そもそも白色光に不可欠な青色の光は可視光線の中でも最も波長が短く、強いエネルギーを有している。「ブルーライト」と呼ばれる光だ。ブルーライトは眼球の角膜や水晶体でほとんど吸収されず、網膜まで強い光線が到達する。そのため、眼精疲労を引き起こしたり、就寝前に目にすると睡眠のリズムを乱したりするなど、健康面でのリスクを抱えている。

 

A more serious problem is dazzling caused by the strong directivity of LED lights. Coupled with the strong energy of blue light, this can damage the retina before one actually realizes it. These problems have been widely taken up in society. In particular, some pundits say that LED lights can badly affect the children’s learning environment.

さらに大きな問題は、LEDの光の強い指向性による眩(まぶ)しさである。これと光ブルーライトの強いエネルギーが加わり、本人が自覚しないうちに網膜がダメージを受ける可能性がある。こうした問題は社会で広く取り上げられており、特に児童の学習環境に悪影響を及ぼすとの専門家の声も上がっている。

 

Energy-saving LED lights are still at their development stage and face a major challenge in addressing those health problems.

省エネルギーのLEDもいわばまだ発展段階であり、健康面での安全性が求められているのだ。

 

(Written by: Naoto Takeda)