මිනිසා ශිෂ්ඨාචාරගත වෙන්නත් පෙර සිටම ආලෝකය ගැන තිබුණේ ලොකු උනන්දුවක්. ඉර, හඳ, සහ ගින්දර වැනි ආලෝක ප්‍රභවයන් දේවත්වයේ ලා සළකන්න බොහෝ මිනිසුන් පෙළඹුණා. කාලයක් තිස්සේ ගින්දරවලින් පමණක් කෘත්‍රීම ආලෝකය ලබා ගත් මිනිසාට, සැබෑ ලෙසම ගින්දරවලින් වෙනස් වූ, තාපය පාදක කර නොගත් ආලෝකය ලබා ගත හැකි ක්‍රමයක් බිහි කරේ රුසියානු නව නිර්මාණකරුවෙකු වූ ඔලෙග් ලොසෙව් (Oleg Losev) විසින්. ඒ 1927 දී LED එකක්, එහෙමත් නැත්නම් ආලෝක විමෝචක ඩයෝඩයක් ක්‍රියා කරන මූලික සිද්ධාන්තය ලොවට හෙළි කිරීමෙනුයි.
විදුලියෙන් ආලෝකය ලබා ගන්නා තවත් ජනප්‍රිය ක්‍රම කිහිපයක්ම ඊට පෙර පැවතුණත් ඒ කිසිවක් සැබෑවටම ගින්දරවලින් වෙනස් වුණේ නැහැ. සූතිකා පහනක ආලෝකය පිට වන්නේ සූත්‍රිකාව ගිනියම් වීම මගින්, එහි ඔක්සිජන් නැති නිසා සූත්‍රිකාව දැවී නොගියාට ආලෝකය ඇති වන්නේ ගිනි ගන්නා යමකින් ආලෝකය ලැබෙන සිද්ධාන්තයෙන්ම යි. විද්‍යුත් විසර්ජනයක් උපයෝගී කර ගන්නා වායු විසර්ජක (gas discharge) වර්ගයේ පහන් සියල්ලේමත් (ප්‍රතිදීප්ත පහන් සහ CFL ද ඇතුළුව) ආලෝකය ප්‍රතිදීප්තිය හරහා ලැබෙනවා වුණාට ඇතුළත සිදු වෙන අධික උෂ්ණත්වයක් සහිත විද්‍යුත් විසර්ජනයේ තාපය පදනම් කරගන්නවා.
තාපය පදනම් කරගත් ක්‍රමවලින් සම්පූර්ණයෙන්ම පරිබාහිරව ආලෝකය නිපදවන මුල්ම ක්‍රමය වුණේ LED යි. සොයාගෙන දශක කිහිපයක් තිස්සේම සීමිතව ප්‍රයෝජනයට ගැනුණත් මෑත කාලීනව එහි ලබා ඇති දියුණුව නිසාම හැම ආලෝකකරණ ක්‍රමයකටම වගේ දැන් LED පාවිච්චි වෙන්න පටන් අරන්.
LED ක්‍රියා කරන සිද්ධාන්තය සොයාගෙන අයින්ස්ටයින්ට ලිව්වත් පිළිතුරක් නැහැ
සිලිකන් කාබයිඩ්වලින් තැනූ ව්‍යුහ දෙකක් ඉතා කුඩා ලක්ෂ්‍යයීය ස්ථානයකින් එකිනෙක ස්පර්ශ වෙලා තියෙනකොට ඒ හරහා සරල ධාරාවක් යැව්වාම, ඒ ස්පර්ශ වන තැනින් කොළ පැහැ ආලෝකයක් නිකුත් වෙන බව ඔලෙග් දුටුවා. මීට පෙර බ්‍රිතාන්‍ය ඉංජිනේරුවෙකුත් මෙය අධ්‍යයනය කරලා තිබුණත් ඔහු එතැනින් එහාට වැඩි තැකීමක් කරලා තිබුණේ නැහැ. මේ ආලෝකය ඇති වෙන්න හේතු පර්යේෂණාත්මකව සොයලා එයට නව සිද්ධාන්තයක් ඉදිරිපත් කිරීමටත්, අනාගතයේ එයින් ලබා ගත හැකි ප්‍රායෝගික ප්‍රයෝජන පුරෝකථනය කරන්නත් ලොකු උත්සාහයක් ගත් ඔලෙග් මේ නිසා LED මූලධර්මය ලොවට හඳුන්වා දුන් පුද්ගලයා ලෙස අවිවාදයෙන් පිළිගැනෙනවා.
මුලින්ම ඔලෙග් මෙයත් තාපය නිසා හට ගන්නා ආලෝකයක් බව සිතුවත් එය එසේ නොවන බව ඔහුටම පෙනී ගියා. ඒ වන විටත් ළදරු අවධියේ තිබුණු ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාවේ සිද්ධාන්තයක් වන, ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණයේ (photoelectric effect) පරස්පරය සිදු වීම නිසා හට ගන්නා සංසිද්ධියක් බව ඔහු ඉතා නිවැරදිව නිගමනය කරන්න සමත් වුණා. ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණය ගැනත්, එය පැහැදිලි කරන සාපේක්ෂතාවාදයත් ලොවට හෙළිදරව් කළ මහා විද්‍යාඥ ඇල්බට් අයින්ස්ටයින්ට ඔලෙග් මේ බව ලිපියකින් දන්වා යැව්වත් ඔහුට පිළිතුරක් ලැබුණේ නැහැ. සමහර විට එදා අයින්ස්ටයින් ඒ ගැන වැඩි දුර හිතුවා නම් LED තාක්ෂණයේ දියුණුව මීට දශක කිහිපයකට පෙර සිදු වෙන්න ඉඩ තිබුණා.
පසුකාලීනව LED ක්‍රියා කරන ආකාරය පර්යේෂණවලින් තහවුරු කර ගනිද්දී ඔලෙග්ගේ සිද්ධාන්තය නිවැරදි බව කාටත් පසක් වුණා. මෙහි දී සිදු වන්නේ විද්‍යුත් ධාරාවෙන් ශක්තිය ලබා ගෙන පරමාණුවල පවතින ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉහළ කක්ෂවලට ගමන් කිරීම යි. නමුත් මේ තත්ත්වය අස්ථාවර නිසා ශක්තිය ෆෝටෝනයක් ලෙස නිකුත් කරමින් ඉලෙක්ට්‍රෝනය ආපසු පහළ ශක්ති මට්ටමට වැටෙනවා. විද්‍යාගාරයේ දී අපි විවිධ ලෝහ ලවණ බන්සන් දාහකයකට ඇල්ලුවාම පාට නිකුත් වන්නේත් මේ හේතුව නිසාම යි. තාප ශක්තිය වෙනුවට ඍජුවම විදුලිය භාවිත වීම නිසා මේ තාක්ෂණය විශාල පෙරළියක් ඇති කරන්න ඉඩ තිබුණා. නමුත් අවාසනාවකට වගේ ඔලෙග්ට වැඩි පිළිගැනීමක් නොතිබුණු නිසා එය දශක ගණනක් පස්සට ගියා.
අර්ධ සන්නායක සොයා ගැනීමෙන් පසු අලුත් ජීවයක්.
පසුකාලීනව අර්ධ සන්නායක සොයා ගත්තාට පස්සේ LED වල ලොකු පෙරළියක් ඇති වුණා. 1961 දී ගැලියම් ආසනයිඩ් (GaAs) ඇතුළු තවත් අර්ධ සන්නායකවලින් අධෝරක්ත ආලෝකයත්, පසුව 1962 දී මුල් වරට දෘශ්‍ය ආලෝකයත් ලැබෙන LED නිපදවන්න හැකියාව ලැබුණා.
අර්ධ සන්නායක මගින් සාදන LED එකක් සාමාන්‍ය ඩයෝඩ් එකක් වගේම p-n සන්ධියක් සහිත යි. ඉදිරි නැඹුරු (forward bias) අවස්ථාවේ දී n පැත්තේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන p පැත්තේ ඇති කුහර සමග එක් වී ධාරාවක් ගලා යාමට ඉඩ ලැබෙනවා. සාමාන්‍ය ඩයෝඩයක් තුළ මෙසේ කුහර හා ඉලෙක්ට්‍රෝන එක් වන විට පිට කරන ශක්තිය ලැබෙන්නේ අධෝරක්ත කිරණ හෙවත් තාපය ලෙස යි. වෙනස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ශක්ති මට්ටම් පවතින මාත්‍රණ (doping) සංයෝජන භාවිත කරමින් කරමින් දෘශ්‍ය වර්ණාවලියේ ෆෝටෝන පිට කරන සේ සකසා, එය හොඳින් පිටතට පැමිණෙන විදිහට පාරදෘශ්‍ය ආවරණයක් යොදා LED නිෂ්පාදනය කෙරෙනවා.
අර්ධ සන්නායක සහ මාත්‍රණය කරන සංයෝග ඇසුරෙන් වැඩිදියුණු කෙරුණත්, අදටත් මූලධර්මයක් වශයෙන් LED වලින් ආලෝකය නිකුත් කෙරෙන්නේ ඔලෙග්ගේ මුල්ම පර්යේෂණයේ වගේම තම යි.
දර්ශකවලට සීමා වූ LED ආලෝකකරණයට යොදා ගැනීමේ සිහිනය සැබෑ වීම
පහසුවෙන් සාදන්නට හැකි වුණු අධෝරක්ත LED බොහෝ දුරස්ථ පාලක සඳහා ප්‍රයෝජනයට ගැනුණා. නමුත් මුලින්ම රතු පැහැයෙන් පමණක් සාදන්නට හැකි වුණු, ආලෝකය ඉතා අඩු LED භාවිතයට ගත හැකි වුණේ දර්ශක (indicators) ලෙස පමණ යි. රූපවාහිනී වැනි විවිධ විදුලි උපකරණවල දර්ශක ලෙස තිබුණු කුඩා සූත්‍රිකා බල්බ වෙනුවට LED ආදේශ වුණා. පසුකාලීනව වෙනත් වර්ණවලින් දැල්වෙන LED නිර්මාණය වුණත් ඒවායේත් දීප්තිය එතරම් ඉහළ නොවූ නිසා දර්ශක සඳහා හැර වෙන ප්‍රයෝජනයක් තිබුණේ නැහැ.
LED වල හොඳ කාලය පැමිණුනේ සුදු පැහැ ආලෝකය නිකුත් කරන LED සහ දීප්තියෙන් ඉහළ LED පැමිණීමත් එක්ක යි. 1994 දී ජපාන විද්‍යාඥයන් පිරිසක් ඉතා දීප්තියෙන් යුතු නිල් පැහැයක් නිකුත් කරන LED නිපදවන්නට ක්‍රමයක් ලෙස, තුනී නිල් මැණික් ස්ථරයක (Sapphire substrate) ගැලියම් නයිට්‍රයිඩ් (GaN) න්‍යෂ්ටික වර්ධන ක්‍රමය සොයා ගත්තා. ඉන් පසුව ඉතාම කෙටි කාලයක් තුළ මේ නිල් පැහැති ආලෝකයෙන් යම් කොටසක් උරාගෙන, එය කහ පැහැයෙන් ප්‍රතිදීප්තනය කරන YAG සංයෝගය එක් කරමින් මිනිස් ඇසට සුදු පැහැයෙන් පෙනෙන LED නිපදවනු ලැබුවා.
පසුකාලීනව තවත් ප්‍රතිදීප්ත සංයෝග මෙයට එක් කරමින් රතු හා කොළ වර්ණයන් පිට කරන LED නිපදවන්නත්, ඉන් පසුව රතු, නිල්, කොළ වර්ණ මිශ්‍රණයක් ලෙස අපි අද දන්නා සූර්යාලෝකයට සමාන වර්ණයක් (daylight) නිකුත් කරන LED නිපදවන්නත් හැකියාව ලැබුණා.
LED වල වාසි සහ අනාගතය
අද වන විට අධික දීප්තියක් නිකුත් කරන්නත්, එහි දී නිපදවෙන තාපය සාර්ථකව ඉවත් කරන්නත් හැකි ලෙස අධි ක්ෂමතා LED නිපදවෙන්නේ විශේෂයෙන්ම ආලෝකකරණය අරමුණු කරගෙන යි. එන්න එන්නම මිල අඩු වීමත්, දීප්තිය විශාල ලෙස වැඩි කිරීමට ක්‍රම සොයා ගැනීමත් නිසා අද වන විට ආලෝකය අවශ්‍ය හැම තැනකටම LED ආදේශ වෙමින් පවතිනවා. ඉතාම අඩු විභව වෙනසකින් දල්වන්නත්, වැඩි ආලෝකයක් ලබා ගන්නත් ඇති හැකියාව වගේම අඩු විදුලි පරිභෝජනය, දිගු කල් පැවැත්ම, පහසුව වැනි කාරණා නිසා LED ඇසුරෙන් කළ හැකි දේවල්වල සීමාවක් නැති තරම්. LCD තිර, ප්‍රක්ෂේපණ යන්ත්‍ර (Projector), වාහනවල විදුලි පහන්, එළිමහන් ආලෝකකරණය, ප්‍රචාරක පුවරු වගේ ආලෝකය අවශ්‍ය හැම තැනකම දැන් බොහෝ විට දකින්න ලැබෙන්නේ LED පමණ යි. කාබනික සංයෝග මාත්‍රණයන් ඇසුරෙන් ආලෝකකරණයෙන් එහාට ගිහින් දෘෂ්‍ය වර්ණාවලියම සාර්ථකව පෙන්විය හැකි OLED භාවිත වන තිර පවා දැන් සැබෑවක් වෙලා. LED වල තිබූ එකම අවාසිය වූ අධික මිලත් දැන් වේගයෙන් පහත වැටෙමින් තිබෙනවා.
LED වලින් ලබා ගත හැකි තවත් ප්‍රයෝජන බොහොමයක් ඉදිරි කාලයේදීත් අලුතෙන්ම සොයා ගැනෙනවාට සැකයක් නැහැ. අප වටා තිබෙන හැම දෙයක්ම LED තාක්ෂණයෙන් දියුණු වෙද්දී ඒවායින් ප්‍රයෝජන ලබන අතරේම මීට අවුරුදු 90 කටත් පෙර මේ සිද්ධාන්තය සොයාගෙන එය ලොවට කියා දුන්, කාගේවත් වැඩි අවධානයක් නොලැබූ ඒ අසහාය රුසියානු නව නිර්මාණකරුවා, ඔලෙග් ලොසෙව්වත් අමතක නොකිරීම අපේ යුතුකමක්.
කවරයේ රූපය : hypefactors.com
