09/04/2026
ඔබ කවදාහරි කල්පනා කරලා තියෙනවද අපේ ගෙවල් වල තියෙන LED බල්බ්, ටීවී ස්ක්රීන්, ෆෝන් ඩිස්ප්ලේ මේ හැමදේම වැඩ කරන්නේ කොහොමද කියලා? අද අපි දකින මේ දීප්තිමත් සුදු පාට LED එළිය පිටිපස්සේ තියෙන්නේ, ලෝකයේ හිටපු ලොකුම විද්යාඥයින්ටවත් අවුරුදු 30ක් තිස්සේ විසඳගන්න බැරි වෙච්ච, හැබැයි අන්තිමට ජපානයේ හිටපු සාමාන්ය ඉංජිනේරුවෙක් තනියම විසඳපු මහා පුදුම සහගත රහසක්! 🚀🔬
LED (Light Emitting Diode) බල්බ් එකකට ඒ පාට එන්නේ ඒක වටේ තියෙන ප්ලාස්ටික් කවරෙන් නෙවෙයි, ඒක ඇතුළේ තියෙන අර්ධ සන්නායක වලින්මයි. 1962 දී General Electric සමාගමේ Nick Holonyak මුලින්ම ඇහැට පේන එළියක් දෙන රතු පාට LED එක හදනවා. ඊට පස්සේ Monsanto සමාගම කොළ පාට LED එක හැදුවා. 🔴🟢🔵
හැබැයි දශක ගාණක් යනකන් ලෝකෙටම තිබුණේ මේ පාට දෙකේ LED විතරයි. මේ නිසා ඒ කාලේ LED පාවිච්චි කළේ කැල්කියුලේටර්, ඔරලෝසු සහ රේඩියෝ වල පවර් ඉන්ඩිකේටර් වලට විතරයි. ඒ කාලේ විද්යාඥයෝ කිව්වේ "මේ LED බල්බ් කවදාවත් අපේ කුස්සියේ තියෙන ලයිට් බල්බ් එක වෙනුවට පාවිච්චි කරන්න බැරි වෙයි" කියලා.
හැබැයි හැමෝම දැනගෙන හිටියා නිල් පාට LED එකක් හැදුවොත්, ඒ නිල් පාටයි, කලින් තිබුණ රතු සහ කොළ පාටයි එකතු කරලා (RGB) සුදු පාට ඇතුළු ඕනෑම පාටක් හදන්න පුළුවන් කියලා. එහෙම වුණොත් මුළු ලෝකයේම ආලෝකකරණය වෙනස් කරන්න පුළුවන්. හැබැයි නිල් පාට හදන එක ඒ කාලේ හැටියට කළ නොහැකි දෙයක් විදියටයි සැළකුවේ.
ඇයි නිල් පාට හදන්න මෙච්චර අමාරු වුණේ? සාමාන්ය සූත්රිකා බල්බ් එකක් වැඩ කරන්නේ ටන්ග්ස්ටන් කම්බියක් රත් වෙලා. ඒකෙන් එන ශක්තියෙන් ගොඩක්ම යන්නේ රස්නය විදිහට. ආලෝකය බවට පත්වෙන්නේ බොහොම පොඩි ශක්තියක් විතරයි. ඒ නිසා මේක ගොඩක් නාස්තිකාර වැඩක්. හැබැයි LED බල්බ් එකකින් කරන්නේ කෙලින්ම ආලෝකය නිපදවන එක. ⚛️
ඒක වෙන්නේ මෙහෙමයි: අර්ධ සන්නායක (Semiconductors) ඇතුළේ ඉලෙක්ට්රෝන වලට ඉන්න පුළුවන් ප්රධාන ශක්ති මට්ටම් දෙකක් තියෙනවා. එකක් Valence band, අනිත් එක ඊට වඩා ශක්තිය වැඩි Conduction band. මේ දෙක අතරේ තියෙන පරතරයට කියන්නේ Band Gap (ශක්ති පරතරය) කියලා.
LED එකක් ඇතුළේ N-type සහ P-type කියලා කොටස් දෙකක් තියෙනවා. (N-type එකේ වැඩිපුර ඉලෙක්ට්රෝන තියෙනවා, P-type එකේ ඉලෙක්ට්රෝන වලට පනින්න පුළුවන් හිඩැස් තියෙනවා). මේකට බැටරියකින් කරන්ට් එකක් දුන්නාම, Conduction band එකේ තියෙන ඉලෙක්ට්රෝනයක් පහළ තියෙන Valence band එකේ හිඩැසකට පනිනවා. එහෙම පනිද්දී ඒ අහිමි වෙන ශක්තිය තමයි ආලෝක කිරණයක් විදිහට එළියට අපිට පේන්න නිකුත් වෙන්නේ!
පිරිසිදු සිලිකන් වල මේ Band gap එක ගොඩක් පොඩියි (1.1 eV). ඒ නිසා එළියට එන්නේ අපිට පේන්නේ නැති Infrared කිරණ (ටීවී රිමෝට් වල පාවිච්චි වෙන්නේ මේවා). මේ Band gap එක ටිකක් ලොකු වෙද්දී රතු සහ කොළ පාට එනවා. හැබැයි නිල් පාට එළියක් ගන්න නම් ගොඩක් ලොකු Band gap එකක් තියෙන අමුද්රව්යයක් ඕනේ. IBM, Sony වගේ ලෝකේ ලොකුම කොම්පැනි දහස් ගණන් පර්යේෂකයෝ දාලා හෙව්වත් මේකට හරියන අමුද්රව්යයක් හොයාගන්න බැරි වුණා.
1980 ගණන් වෙද්දී ජපානයේ Nichia කියන පොඩි රසායනික සමාගමක වැඩ කරපු සාමාන්ය පර්යේෂකයෙක් හිටියා. ඔහුගේ නම Shūji Nakamura. Nichia කොම්පැනියේ LED අංශය ඒ වෙද්දීත් පාඩු ලබමිනුයි හිටියේ. Nakamura ට ආචාර්ය උපාධියක් තිබුණෙත් නෑ. ඔහුගේ ලැබ් එකේ තිබුණේ ඔහුම පරණ යකඩ කෑලි වෙල්ඩින් කරලා හදාගත්ත මැෂින්. නිතරම මේවායේ ගෑස් ලීක් වෙලා පිපිරීම් පවා සිද්ධ වෙච්ච නිසා අනිත් සේවකයෝ ඔහු ඉන්න පැත්ත පළාතේ ආවෙත් නෑ. 👨🔬💰
1988 වෙද්දී සමාගමේ ලොක්කෝ ඔහුට රස්සාවෙන් අයින් වෙන්න කිව්වා. ඒ වෙලාවේ ඔහු කෙලින්ම කොම්පැනියේ නිර්මාතෘ Nobuo Ogawa ළඟට ගිහින් කිව්වා "මට නිල් පාට LED එක හදන්න ඩොලර් මිලියන 3ක් දෙන්න" කියලා. ඒක ඒ කාලේ මේ කොම්පැනියේ මුළු වාර්ෂික ලාභයෙන් 15% ක්! පුදුමයකට වගේ Ogawa ඒ අවදානම අරගෙන ඔහුට ඒ සල්ලි දුන්නා.
නිල් පාට LED හදන්න ලෝකෙම විද්යාඥයෝ තෝරගෙන තිබුණේ Zinc Selenide (ZnSe) කියන අමුද්රව්යය. මොකද ඒකෙන් ලේසියෙන් පිරිසිදු පළිඟුවක් හදාගන්න පුළුවන් වුණා. හැබැයි Nakamura තෝරගත්තේ කවුරුත් ගණන් නොගෙන අතෑරලා දාපු Gallium Nitride (GaN) කියන අමුද්රව්යය. ඒකෙන් පිරිසිදු පළිඟුවක් හදන්න ගියාම දෝෂ බිලියන ගාණක් විතර ආවා. ඒ වගේම p-type එකක් හදාගන්නත් බැරි වුණා. 💎
මේ කාලේ ජපානයේ තිබුණ ලොකුම විද්යා සම්මන්ත්රණයක Zinc Selenide ගැන කතා කරන්න 500ක් විතර ආවට, Gallium Nitride ගැන කතා කරන්න හිටියේ Nakamura සහ Nagoya විශ්වවිද්යාලයේ Isamu Akasaki සහ Hiroshi Amano ඇතුළු 5 දෙනෙක් විතරයි. මේ ගැන තරඟය අඩු නිසා තමන්ගේ PhD එකට ඕන කරන පර්යේෂණ පත්රිකා 5 ලියාගන්න පුළුවන් කියලා Nakamura හිතුවා.
Nakamura මුලින්ම ඇමරිකාවට ගියා MOCVD (Metal Organic Chemical V***r Deposition - පළිඟු හදන යන්ත්රයක්) තාක්ෂණය ඉගෙන ගන්න. ඇමරිකාවේදී ඔහුට PhD එකක් නැති නිසා හැමෝම ඔහුට හිනාවුණා. ඔහුට හොඳ මැෂින් පාවිච්චි කරන්න දුන්නේ නැති නිසා ඔහු මාස 10ක් තිස්සේ තමන්ගේම මැෂින් එකක් අතින් එකලස් කළා. පස්සේ ඔහු ජපානයට ඇවිත් උදේ 7 ඉඳන් රෑ 7 වෙනකන්, සති අන්තයක්, නිවාඩුවක් නැතුව අවුරුදු එකහමාරක් තිස්සේ මේ මැෂිම කැඩි කැඩි හදන ගමන් පර්යේෂණ කළා.
පස්සෙ කාලෙක Nakamura තමන්ගේ MOCVD යන්ත්රයට තව ගෑස් බටයක් එකතු කරලා "Two-flow reactor" කියලා මැෂින් එකක් හැදුවා. මේකෙන් ගෑස් උඩට යන්නේ නැතුව පළිඟුව උඩටම තද වෙලා ලෝකයේ පිරිසිදුම Gallium Nitride පළිඟුව හැදුණා! මේ වෙද්දී Nichia කොම්පැනියේ අලුත් CEO වුන Eiji Ogawa (කලින් අයිතිකාරයාගේ බෑණා) Nakamura ට නියෝග කරනවා පර්යේෂණ වහාම නවත්වන්න කියලා. හැබැයි Nakamura ඒ ලියුම් ඔක්කොම කුණු කූඩෙට දාලා, කොම්පැනියටත් හොරෙන් තමන්ගේ පර්යේෂණ පත්රිකා පබ්ලිෂ් කළා. 🚫🏆
මේ නිල් ආලෝකය ගන්න වැඩ කරපු තවත් පුද්ගලයෝ දෙන්නෙක් වුන Akasaki සහ Amano කියන දෙන්නා මේ p-type එක හදන්න ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භ පාවිච්චි කරත් ඒක ප්රායෝගික වුණේ නෑ. හැබැයි Nakamura කළේ අමුද්රව්යය සෙල්සියස් 400ට රත් කරපු එක. ඒකෙන් ඇතුළේ හිරවෙලා තිබ්බ හයිඩ්රජන් පරමාණු එළියට ගිහින් p-type එක සම්පූර්ණයෙන්ම සාර්ථක වුණා!
දැන් LED එක වැඩ කළත් ඒකෙන් ආවේ 42 microwatts වගේ ප්රමාණයක පුංචි එළියක්. ප්රායෝගිකව පාවිච්චි කරන්න 1000 microwatts වත් ඕනේ වුණා. මේකට ඔහු Indium Gallium Nitride (InGaN) පාවිච්චි කරලා Band gap එක අඩු කරන ළිඳක් වගේ ව්යූහයක් හැදුවා. හැබැයි ඉලෙක්ට්රෝන ඒකෙන් පැනලා යන නිසා, ඔහු ආයෙත් Aluminum Gallium Nitride (AlGaN) වලින් කන්දක් වගේ එකක් හදලා ඒ ඉලෙක්ට්රෝන ටික කොටු කළා!
මේ අමාරු වැඩ ටිකෙන් පස්සේ අවුරුදු 30ක් තිස්සේ ලෝකයේම විද්යාඥයෝ හොයපු දේ, 1993 දී Nakamura තනියම හොයාගත්තා. ඒක දවල්ටත් පේන තරම් දීප්තිමත්, 1500 microwatts බලයක් තියෙන, නියම නිල් පාට LED එකක්! 🌟
Nichia කොම්පැනිය මේක මාර්කට් එකට දැම්මාම මුළු ලෝකයම පිස්සු වැටුණා. 1996 දී නිල් පාට LED එක උඩින් කහ පාට පොස්ෆර් තට්ටුවක් දාලා ලෝකයේ පළවෙනි සුදු පාට LED එකත් හැදුවා. මේකත් එක්ක Nichia කොම්පැනිය 2001 වෙද්දී ඩොලර් මිලියන 700ක ආදායමක් ලබන යෝධ සමාගමක් වුණා.
හැබැයි දුක කියන්නේ මේ මහා සොයාගැනීම වෙනුවෙන් Nichia කොම්පැනිය Nakamura ට දුන්නේ පේටන්ට් එකකට ඩොලර් 170 ක (රුපියල් 50,000ක විතර) බෝනස් එකක් විතරයි! අන්තිමට 2000 දී ඔහු කොම්පැනියෙන් අයින් වෙලා ඇමරිකාවේ Cree කියන සමාගමට ගියා. මේ නිසා Nichia සමාගම ඔහුට විරුද්ධව නඩු දැම්මා. Nakamura අනිත් අතට ඩොලර් මිලියන 20ක් ඉල්ලලා Nichia සමාගමටත් නඩු දැම්මා. අන්තිමට ජපන් උසාවියෙන් ඔහුට ඩොලර් මිලියන 8ක් ගෙවන්න කියලා සමාගමට නියෝග කළත්, ඒ සල්ලි ඔක්කොම නීතිඥ ගාස්තු වලටම ඉවර වුණා. 💰⚖️
හැබැයි 2014 දී ඔහුට සහ Akasaki, Amano දෙන්නටත් භෞතික විද්යාව සඳහා වන නොබෙල් තෑග්ග ලැබුණා!
අද LED කියන්නේ ඩොලර් බිලියන 80ක දැවැන්ත කර්මාන්තයක්. 2022 වෙද්දී ලෝකයේ ගෙවල් වල බල්බ් වලින් 50% කට වඩා තියෙන්නේ LED. මේ නිසා පරිසරයට එකතු වෙන කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ටොන් බිලියන 1.4කින් අඩුවෙලා තියෙනවා. 🌍💡
අද වෙනකොටත් ඉන්න මේ Nakamura පර්යේෂණ කරන්නේ AR/VR වලට ගන්න මයික්රෝන 5ක් තරම් කුඩා Micro LEDs සහ, COVID-19 වගේ වෛරස් විනාශ කරන්න පුළුවන් UV LEDs ගැන. ඒ විතරක් නෙවෙයි, ඔහු දැන් න්යෂ්ටික විලයනය ගැනත් අලුත් සමාගමකුත් පටන් අරන්! ඔහුව මෙච්චර දුරක් ගෙනාවේ ඔහුගේ දැනුමට වඩා, ප්රශ්න දිහා වෙනස් විදිහකට බලපු ඔහුගේ නොපසුබට උත්සාහයම තමයි.
කතාව අහලා ඔයාටත් පුදුම හිතුනා නේද? තමන් විශ්වාස කරපු දේ වෙනුවෙන්, "බෑ" කියපු මුළු ලෝකයක් එක්කම හැප්පිලා අන්තිමට දිනපු මේ වීරයාගේ කතාව ගැන ඔයාට දැනෙන දේ අපිට කියන්න. පහළින් ඔයාගේ අදහස් බෙදාගන්න ගමන්, මේ වගේ තාක්ෂණයේ හැංගුණු කතා හොයන ඔයාගේ යාළුවන්ටත් අනිවාර්යයෙන්ම මේක Share කරන්න! 🚀🔥👇
උපුටාගැනීමකි
අයිතිය මුල් අයතිකරු සතුය