ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් III (Electronics) - 14

Diode Gate

diode switch (හෝ switching) යනුවෙන්ද මෙය හැඳින්විය හැකියි. මෙය දෙයාකාරයකින් ප්‍රායෝගිකව පවතී. එකක් නම්, විදුලි සංඥා සමග භාවිතා වෙන ආකාරයයි. දෙවැන්න විදුලි බල සැපයුම් සමග භාවිතා වෙන ආකාරයයි.

පළමුව සංඥා සමග යෙදෙන ආකාරය බලමු. මෙය ඇත්තටම ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල ගේට් ලෙස හැඳින්වෙන පරිපථයි. මූලිකව OR gate හා AND gate යන ගේට් දෙක මින් සාදා ගත හැකියි.

සාමාන්‍යයෙන් ගේට් එකක ඉන්පුට් අග්‍ර දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක්ද එක් අවුට්පුට් අග්‍රයක්ද ඇත. මේවා ඩිජිටල් සිග්නල් සමගයි වැඩ කරන්නේ (ඒ කියන්නේ 1 හා 0 යන සංඛේත සමග). ගේටයකින් සිදු වන්නේ ඉන්පුට් අග්‍ර දෙකකට හෝ වැඩි ගණනකට වෝල්ට් 5ක් (හෝ එවැනි යම් නිශ්චිත වෝල්ටියතාවක්) ලබා දුන් විට, යම් "නීතියකට" අනුව එහි අවුට්පුට් අග්‍රයෙන් වෝල්ට් 0 හෝ 5 පිට වීමයි. උදාහරණයක් ලෙස, “ඉන්පුට් අග්‍රවලින් ඕනෑම එකක ඩිජිටල් 1 සංඥාව පවතී නම්, අවුට්පුට් අග්‍රයෙන් ඩිජිටල් 1 සංඥාව නිකුත් කළ යුතුයි" යන නීතිය සලකන්න. මෙම නීතියට අනුව ක්‍රියා කරන ගේටය ඕර් ගේටය ලෙස හැඳින්වේ. එලෙසම "ඉන්පුට් අග්‍ර සියල්ලෙහිම ඩිජිටල් 1 සංඥාව පවතී නම් පමණක්, අවුට්පුට් අග්‍රයෙන් ඩිජිටල් 1 සංඥාව පිට කළ යුතුය" යන නීතියට අනුගතව ක්‍රියා කරන ගේටය ඇන්ඩ් ගේටය ලෙස හඳුන්වනවා. (ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ගැන පසුවට සවිස්තරාත්මකව ඉගැන්වේ.)

ඒ අනුව පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ඕර් ගේටයකි. මෙහි ඉන්පුට් අග්‍ර දෙකක් ඇත (A, B). තවත් ඩයෝඩ දැනට ඩයෝඩ සම්බන්ධ කර තිබෙන විදියට සම්බන්ධ කර ඉන්පුට් අග්‍ර ගණන තමන්ට කැමති ප්‍රමාණයක් දක්වා වැඩි කර ගත හැකියි.

ගේට පරිපථයේ දකුණු පස කුඩා වගුවක් තිබෙනවා. සාමාන්‍යයෙන් ගේටයක ක්‍රියාකාරිත්වය (එනම් ගේටය අනුගමනය කරන නීතිය) ඉතා කෙටියෙන් නමුත් සම්පූර්ණ ක්‍රියාකාරිත්වයමය පෙන්වන මෙම වගු සත්‍යතා වගු (truth table) ලෙස හැඳින්වෙනවා. අග්‍ර කිහිපයක් පවතින නිසා එම අග්‍රවල ඩිජිටල් සංඥා තිබිය හැකි සියලුම ආකාරද (combinations) ඒ එක් එක් ආකාරවලදී අවුට්පුට් අග්‍රයේ තිබිය යුතු ඩිජිටල් සංඥාවත් මෙම වගුවේ දක්වනවා.

මෙම උදාහරණයේ තිබෙන්නේ අග්‍ර දෙකක් පමණි. එනිසා එම අග්‍රවල ඩිජිටල් සංඥා තිබිය හැකි ආකාර (combinations) වන්නේ 00 (අග්‍ර දෙකෙහිම 0 සංඥා), 01 (A අගයේ 0 හා B අග්‍රයේ 1), 10 (A අග්‍රයේ 1 හා B අග්‍රයේ 0), 11 (අග්‍ර දෙකෙහිම 1) වේ. මේ එක් එක් ආකාරවලදී අවුට්පුට් අග්‍රයෙන් පිටවන ඩිජිටල් සංඥාවද දක්වා තිබෙනවා. අග්‍ර දෙකම 0 වන විට අවුට්පුට් අග්‍රය 0 වන අතර, අනෙක් සෑම ආකාරයකදීම අවුට්පුට් අග්‍රය 1 වේ. මෙය තමයි ඉහතදී ඕර් ගේටයේ නීතිය ලෙස පැවසුවේ (“ඉන්පුට් අග්‍රවලින් ඕනෑම එකක ඩිජිටල් 1 සංඥාව පවතී නම්, අවුට්පුට් අග්‍රයෙන් ඩිජිටල් 1 සංඥාව නිකුත් කළ යුතුයි"). බලන්න සත්‍යතා වගුව හා ගේට් එකේ "නීතිය" එකිනෙකට ගැලෙපෙනවා නේද?

ඉහත පරිපථයේ ක්‍රියාකාරිත්වය තමයි එම සත්‍යතා වගුවේ තිබෙන්නේ. එය විමසා බලමු. සිතන්න අග්‍ර දෙකටම කිසිදු වෝල්ටියතාවක් ලබා දී නැහැ කියා; එනම් අග්‍ර දෙකෙහිම ඩිජිටල් 0 ඇත. ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වලදී මෙය වෝල්ට් 0 ලබා දෙනවා ලෙසද පැවසිය හැකියි. එවිට ඩයෝඩ දෙකම පසුනැඹුරු වේ. ඒ කියන්නේ ඩයෝඩ දෙක හරහා භූගතය දක්වා කිසිදු විදුලියක් ගමන් කරන්නේ නැහැ. out ස්ථානයේ වෝල්ටියතාව ඒ අනුව 0 වේ. මෙය ඩිජිටල් භාෂාවෙන් කියන්නේ "අග්‍ර දෙකෙහි 0 විට, අවුට්පුට් එකද 0 වේ" යනුවෙනි. දැන් A අග්‍රයට වෝල්ට් 5ද අනෙක් අග්‍රයට වෝල්ට් 0ද ලබා දෙනවා යැයි සිතමු. එවිට, A ඩයෝඩය පෙර නැඹුරු වී පරිපථයේ R හරහා ධාරාවක් ගලනවා. එවිට R දෙපස 5 – 0.7 = 4.3 වෝල්ට් අගයක් ඩ්‍රොප් වේ. ඒ කියන්නේ out ස්ථානයේ වෝල්ටියතාව 4.3 වේ (දළ වශයෙන් එය වෝල්ට් 5 ලෙසම සලකනවා). ඩිජිටල් භාෂාවෙන් එය පවසන්නේ "A ඉන්පුට් එකේ 1ද B ඉන්පුට් එකේ 0ද තිබෙන විට, අවුට්පුට් එක 1 වේ" යනුවෙනි.

මෙලෙසම දැන් අග්‍රවලට වෝල්ටියතා වෙනස් කළ හැකි සියලුම ආකාරවලින් සිදු කර බලන්න. එවිට ලැබෙන්නේ දක්වා ඇති සත්‍යතා වගුවයි. ඇත්තටම ඕර් ගේට් සෑදිය හැකි ආකාර ගණනාවක්ම තිබෙනවා. අතීතයේදී ඩිජිටල් සර්කිට් (අයිසී) නිර්මාණයේදී ඉහත ආකාරයේ ඩයෝඩවලින් පමණක් සෑදූ ගේට් භාවිතා කළත්, මීට වඩා ඉතා හොඳ ගුණාත්මක බවින් යුතු ගේට ට්‍රාන්සිස්ටර් ආශ්‍රයෙන් දැන් නිපදවනවා. ඒ කියන්නේ ඔබ වර්තමානයේ පාවිච්චි කරන ඕර් ගේට් සහිත අයිසීවල බොහෝවිට තිබෙන්නේ ඉහත ආකාරයට සාදාගත ඕර් ගේට් නොවේ (ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් පාඩම්වල මේ ගැන සොයා බලමු). එහෙත් අවශ්‍ය නම්, ඉහත ආකාරයට සරලව ඔබේම ඕර් ගේට් සාදා ගත හැකියි.

දැන් අපි බලමු ඩයෝඩ්වලින් ඇන්ඩ් ගේටයක් සාදා ගන්නා අයුරු. මෙයද ඉන්පුට් දෙකක් සහිත ගේටයකි. අවශ්‍ය නම් තව තවත් ඩයෝඩ එකතු කරමින් ඉන්පුට් ගණන වැඩි කර ගත හැකිය. පසෙකින් සත්‍යතා වගුවෙන් ඇන්ඩ් ගේටයේ නීතිය/ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්වයි.

මෙම ගේටයේ ඉන්පුට් අග්‍ර දෙකටම ඩිජිටල් 0 සංඥාව ලබා දුන්නා යැයි සිතමු (එනම් ඉන්පුට් අග්‍ර දෙක වෝල්ට් 0 අගයේ තබා ඇත). ඒ කියන්නේ ඩයෝඩ දෙකම පෙර නැඹුරු වෙනවා. එවිට V වෝල්ටියතාව නිසා R හරහා ධාරාවක් ගලා යනවා ඩයෝඩ දෙකම හරහා. එවිට out නම් ස්ථානයේ රැඳෙන වෝල්ටියතාව 0.7ක් තරම් කුඩා අගයකි. අප එම සුලු ප්‍රමාණය නොසලකා හරිනවා ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල. එනිසා අවුට්පුට් එක දැන් 0 යි. දැන් A අග්‍රයට පමණක් ඩිජිටල් 1 සංඥාව ලබා දුන්නා නම් කුමක් වේද? එවිට A ඩයෝඩය පසු නැඹුරු වේවි. A හි කුමක් වුවත් අවුට්පුට් එකේ වෙනසක් නොවන්නේ තවමත් B පෙර නැඹුරු නිසා එම ඩයෝඩයේ ඇනෝඩ අග්‍රයේ වෝල්ට් 0.7 රඳවා ගන්නා නිසාය (මෙම අග්‍රය කෙලින්ම අවුට්පුට් අග්‍රයට සම්බන්ධ නිසා ඉබේම අවුට්පුට් අග්‍රයෙත් මෙම කුඩා වෝල්ට් ප්‍රමාණයමයි පවතින්නේ). මේ විදියටම සිදු වෙනවා B ට 1 දී A ට 0 ලබා දුන් විටත්. එහෙත් අග්‍ර දෙකටම 1 දුන් විට පරිපථය වෙනස් වේ. දැන් ඩයෝඩ දෙකම පසු නැඹුරුය. එවිට, V විභවය R හරහා අවුටුපුට් එකේ පිහිටයි. ඒ කියන්නේ අවුට්පුට් එක 1 බවට පත් වේ. “අග්‍ර දෙකම 1 නම් පමණක් අවුට්පුට් එක 1 වේ" යන නීතියයි මේ.

ඕර් ගේටයේදී කියූ පරිදි ඇත්තටම ඩයෝඩ්වලින් පමණක් සාදා ගන්නා ඇන්ඩ් ගේටයද දැන් භාවිතා වෙන්නේ නැහැ. එහෙත් ඔබේම ඇන්ඩ් ගේටයක් ඉහත ආකාරයෙන් අවශ්‍ය නම් සාදා ගත හැකියි. ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ගැන අවබෝධයක් ඔබ සතුව නැතිනම්, ඉහත ආකාරයේ ගේට්වල ඇති වැඩේ කුමක්දැයි සිතෙනු ඇත. එහෙත් පරිගණකය ඇතුලුව වර්තමානයේ පවතින සෑම දියුණු උපාංගයකම හදවත බදු පරිපථ කොටස තමයි ගේට් කියන්නේ. ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ගැන ඉගෙනීමේදී ඒවායේ වටිනාකම පෙනේවි.

සාමාන්‍යයෙන් ඉහත සෑදූ ගේට් ක්‍රියා කරන්නේ ඩිජිටල් සංඥා (කොටු සංඥා) සමගයි. එනිසා සාමාන්‍ය විදුලි සංඥා (සයිනාකාර තරංග හැඩැති සංඥා) මේ පරිපථ හරහා යවන්නේ නැත. ඩිජිටල් සංඥාවලදී වෝල්ටියතා මට්ටම් දෙකක් (බොහෝවිට වෝල්ට් 5 හා 0) පමණක් සලකන නිසා, මෙවැනි පරිපථවලදී සංඥාවේ යම් යම් විකෘතිවීම් ගණන් නොගෙන සිටීමේ හැකියාව ඇත. සරල කිරීම්වලටද හැකියාව ඇත (උදාහරණයක් ලෙස, ඉහතදී වෝල්ට් 0.7 පවා වෝල්ට් 0 ලෙසද, වෝල්ට් 4.3 වෝල්ට් 5 ලෙසද සැලකුවේ එනිසයි). මේ සියල්ල ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල අතුරු වාසි වේ.

දැන් බලමු විදුලි සැපයුම් සමග ගේට් යොදා ගන්නා හැටි. මෙහිදී ඕර් ගේටය තමයි යොදා ගන්නේ. පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිපථ/කැටි සටහන බලන්න. ලෝඩ් එකට විදුලි සැපයුම් දෙකක් ලබා දී ඇත. සාමාන්‍යයෙන් ඉන් ප්‍රධාන සැපයුමෙන් තමයි උපකරණය ක්‍රියා කරන්නේ. එහෙත් කුමන හෝ හේතුවක් නිසා එම සැපයුම අක්‍රිය වුවොත් (උදාහරණයක් ලෙස, “කරන්ට් කැපීම" නිසා) එම උපකරණය තවත් උපකාරක සැපයුමකින් (backup) ක්‍රියාත්මක වෙන ලෙසයි මෙය සකසා තිබෙන්නේ. බොහෝවිට මෙම බැකප් එක බැටරියකි.

එහෙත් ඩයෝඩ නැතිව නිකංම එම සැපයුම් දෙක එකම සම්බන්ධ කළ නොහැකියි. එවිට එකවර සැපයුම් දෙකෙන්ම ලෝඩ් එකට විදුලිය සපයාවි. එවිට ප්‍රධාන සැපයුම තිබියදීත් බැටරිය අනවශ්‍ය ලෙස ක්‍රියාකර ඩිස්චාජ් වී ප්‍රධාන සැපයුම විසන්ධි වූ විට සැපයීමට විදුලි බලයක් එය සතු නොවිය හැකියි. තවද, සැපයුම් දෙකෙහි වෝල්ටියතාවන් අසමාන නම්, වැඩි වෝල්ට් සැපයුමෙන් අඩු වෝල්ට් සැපයුම "චාජ් කරන්නට" පෙළඹේවි. එය බැටරියටද හොඳ නැත. මේ සියලු දෝෂ මඟ හැරීමට පෙන්වා ඇති පරිදි ඩයෝඩ දෙකක් යෙදිය යුතුය.

මෙහි යම් කොන්දේසියක් ඇත. එනම්, බැකප් වෝල්ටියතාව අඩුව වශයෙන් ප්‍රධාන වෝල්ටියතාවට වඩා වෝල්ට් 0.7කින් වත් අඩු විය යුතුය (සිලිකන් ඩයෝඩ නම් යොදන්නේ). මෙම කොන්දේසිය නිසාම අතුරු කොන්දේසියක්ද ඉබේම මතු වේ. එනම්, ලෝඩ් එක ප්‍රධාන විදුලි විභවයට සේම ඊට වඩා තරමක් අඩු විභවයක් තිබෙන බැකප් විභවය සමගද වැඩ කළ හැකි විය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රධාන විදුලිය වෝල්ට් 12 නම් හා බැකප් විදුලිය වෝල්ට් 11 නම්, ලෝඩ් එක වෝල්ට් 11 සිට 12 දක්වා වූ වෝල්ටියතා පරාසය තුළ වැඩ කළ හැකි විය යුතුයි. ඇත්තටම සැපයුම් දෙක අතර තිබෙන්නේ වෝල්ට් 1ක් තරම් වූ වෙනසක් නිසා, භාරයට එම වෝල්ටියතා දෙක එතරම් ප්‍රශ්නයක් නොවේ.

දැන් ඉහත පරිපථය විග්‍රහ කරමු. ප්‍රධාන විදුලිය පවතින විට, ඊට සම්බන්ධ ඩයෝඩය හරහා ලෝඩ් එකට විදුලිය ගමන් කර ලෝඩ් එක ක්‍රියා කරවනවා. තවද, ප්‍රධාන විදුලි සැපයුමේ සිට විදුලිය බැකප් එකට ගමන් කිරීම සිදු වන්නේ නැහැ මොකද බැකප් ඩයෝඩය ඉන් පසු නැඹුරු වන නිසා. ඒ කියන්නේ බැකප් එකට සවි කර තිබෙන ඩයෝඩයේ PIV අගය ප්‍රධාන විභවයේ කුලු අගයට වඩා වැඩි විය යුතුයි.

මේ අතරෙම බැකප් විදුලි සැපයුමට කුමක් වේද? එයද බලන්නේ ඊට සම්බන්ධ ඩයෝඩය හරහා ලෝඩ් එකට විදුලිය ගමන් කරවන්නයි. එහෙත් බැකප් එකේ විභවය ප්‍රධාන සැපයුමේ විභවයට වඩා අඩු නිසා, දැන් බැකප් ඩයෝඩය පසුනැඹුරුවේ පවතින්නේ. ඒ කියන්නේ ප්‍රධාන සැපයුම ක්‍රියාකාරි වන විට, බැකප් එක ඉබේම අක්‍රියව පවතී (ඩිස්චාජ් නොවේ).

එහෙත් දැන් එකවර ප්‍රධාන සැපයුම අක්‍රිය වූවා යැයි සිතන්න. එවිට, බැකප් ඩයෝඩයේ කැතෝඩයේ තිබූ ප්‍රධාන සැපයුම් විභවය අහෝසි වී බැකප් ඩයෝඩය පෙර නැඹුරු වේ. එවිට ලෝඩ් එකට විදුලිය ගලා යයි බැකප් සැපයුමේ සිට. මෙය සිදු වන්නේ ක්ෂණිකව නිසා ලෝඩ් එකට තේරෙන්නේ නැහැ කුමක් සිදු වූයේද කියා. මෙම අවස්ථාවේදී බැකප් එකේ සිට ප්‍රධාන සැපයුමට විදුලිය ගමන් කරන්නෙත් නැහැ මොකද ප්‍රධාන සැපයුමේ තිබෙන ඩයෝඩය ඉන් පසු නැඹුරු වන නිසා. ඒ කියන්නේ ප්‍රධාන සැපයුමට සවි කර ඇති ඩයෝඩයේ PIV අගය බැකප් එක් කුලු වෝල්ටියතාවට වඩා වැඩි විය යුතුයි.

සරල වුවත් මෙය ඩයෝඩවල වටිනා භාවිතාවක් නේද? හොඳින් බැලුවොත් පෙනේවි මෙයත් ඕර් ගේටයක ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්වන බව. එනම් (විදුලි සැපයුම්) ඉන්පුට් දෙකෙන් කුමන එක ක්‍රියාත්මක වුවත් (අවුට්පුට්) ලෝඩ් එකට විදුලිය අඛණ්ඩව ලැබේ.

විශේෂ ඩයෝඩ වර්ග

මෙතෙක් අප කතා කළා ඩයෝඩ වර්ග කිහිපයක් ගැන (රෙක්ටිෆයර්, පවර් ඩයෝඩ, සිග්නල් රෙක්ටිෆයර්, ස්විචිං ඩයෝඩ ආදී). දැන් සොයා බලමු විශේෂිත ගතිගුණ සහිත ඩයෝඩ වර්ග ගැන. විශේෂිත ඩයෝඩ වර්ග විවිධ විසිතුරු නම්වලින් ඇත.

LED

ආලෝක විමෝචක ඩයෝඩ (Light Emitting Diode) යනුද ඩයෝඩයකි (පීඑන් සන්ධියකි). විශේෂත්වය වන්නේ මෙහිදී සන්ධිය පෙර නැඹුරු කළ විට, යම් ආලෝකයක් පිට වීමයි.

සටහන

  ආලෝකය අපට හොඳට හුරුපුරුදු දෙයකි. ආලෝකය යනු ශක්තියකි. තවද, විද්‍යාත්මකව ආලෝකය යනු විද්‍යුත් චුම්භක තරංග වර්ගයකි. එනිසා ඊට සංඛ්‍යාතයක් (frequency – f) හා තරංග ආයාමයක් (wavelength – λ) ඇත. සියලුම විද්‍යුත් චුම්භක තරංග ආලෝකයේ වේගය (speed of light – c) නම් නියත වේගයෙන් ගමන් කරයි. රික්තයක් තුළ ආලෝකයේ වේගය දළ වශයෙන් තත්පරයට කිලෝමීටර් 300,000කි. එහෙත් වීදුරු ආදී විවිධ මාධ්‍ය තුලින් ගමන් කරන විට, මෙම වේගය අඩු වේ. ද්‍රව්‍යය අනුව (එනම්, ද්‍රව්‍යයේ වර්තනාංකය අනුව) එම වේගය තීරණය වේ. ආලෝකයේ වේගය, තරංග ආයාමය, හා සංඛ්‍යාතය අතර පහත ආකාරයේ සම්බන්ධතාවක් පවතිනවා.

c = f λ

රතු, කොල, නිල් ආදී වචනවලින් ආලෝකය ගැන කතා කරන්නට අප පුරුදුව සිටියත් විද්‍යාතාක්ෂණ ලෝකයේ එය ප්‍රමාණවත් නොවේ. උදාහරණයක් ලෙස, රතු කියා කියූ විට කොච්චර නම් රතු පාට වර්ග තිබෙනවාද කියා ඔබම සිතා බලන්න. එනිසා වර්ණාලෝක (හා සියලුම විද්‍යුත් චුම්භක කිරණ වර්ග) නිශ්චිතව පැවසීමට අවශ්‍ය නම් එහි සංඛ්‍යාතයෙන් හෝ තරංග ආයාමයෙන් පැවසිය යුතුය.

c යනු නියත පදයක් නිසා, සංඛ්‍යාතය හා තරංග ආයාමය යන දෙකෙන් කුමක් දැනගත්තත් අනෙක් රාශිය පහසුවෙන්ම ගණනය කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, තරංග ආයාමය නැනෝ මීටර් 500 නම්, එම වර්ණයේ සංඛ්‍යාතය වන්නේ, 300,000,000/0.0000005 = 6x10¹⁴ Hz හෙවත් ටෙරාහර්ට්ස් 600කි (ආලෝකයේ වේගය තත්පරයට මීටර් ලෙස සූත්‍රයට ආදේශ කළ යුතුය). සාමාන්‍යයෙන් ආලෝකය, අධෝරක්ත, හා පාරජම්බූල කිරණ යන තුන තරංග ආයාමයෙන් තමයි හඳුන්වන්නේ (සංඛ්‍යාතයෙන් හැඳින්විය හැකි වුවත්). තරංග ආයාමය හා සංඛ්‍යාතය එකිනෙකට විරුද්ධවාදී රාශින් වේ (එකක් අඩු වන විට අනෙක් වැඩි වේ; එනම් f හා λ එකිනෙකට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ).

සාමාන්‍යයෙන් ඇසට පෙනෙන විශාලතම තරංග ආයාමය සහිත (එනම් අඩුම සංඛ්‍යාතය සහිත) වර්ණය රතු වන අතර, කුඩාතම තරංග ආයාමය (විශාලතම සංඛ්‍යාතය) ඇත්තේ දම් වර්ණයටයි. රතු සිට දම් දක්වා වර්ණ පරාසයක් අපට පෙනේ (දේදුන්නේ ඇති වර්ණ පිළිවෙලින්). රතු වර්ණයේ සංඛ්‍යාතයට අඩු සංඛ්‍යාතයන් සහිත විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ කලාපයක් අධෝරක්ත (infrared - IR) ලෙසද, දම් (ජම්බූල) වර්ණයේ සංඛ්‍යාතයට වඩා වැඩි සංඛ්‍යාතයන් සහිත විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ කලාපයක් පාරජම්බූල (ultraviolet - UV) ලෙසද හැඳින්වේ. මේ ආදී ලෙස විවිධ සංඛ්‍යාත කලාපයන් විවිධ නම්වලින් හැඳින්වෙන අතර, අපට මෙහිදී අවශ්‍ය කලාප තුන ගැන පමණයි මේ කෙටියෙන් හැඳින්වූයේ.

විද්‍යුත්චුම්භක කිරණයක සංඛ්‍යාතය වැඩිවන විට, එම කිරණය සතු ශක්තියද වැඩි වෙනවා. ඒ කියන්නේ අධෝරක්ත කිරණයකට වඩා ඕනෑම වර්ණ කිරණයක ශක්තිය වැඩියි. වර්ණ අතුරින් රතු වර්ණ කිරණයකට වඩා කොල වර්ණ කිරණයක ශක්තිය වැඩියි. කොල වර්ණයට වඩා නිල් වර්ණයේ ශක්තිය වැඩියි (ඒ කියන්නේ දේදුන්නේ පාට පිළිවෙලින් ශක්තිය ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ). මේ කතා කළ සියලු කිරණයන්ට වඩා පාරජම්බූල කිරණයක ශක්තිය වැඩියි. විද්‍යුත්චුම්භක කිරණයක සංඛ්‍යාතය හා ශක්තිය අතර පහත ආකාරයේ සම්බන්ධයක් ඇත (මෙය ප්ලාන්ක් නියමය වේ).

E = hf (E යනු එක් කිරණයක ශක්තියයි; h = 6.625x10^-34; f යනු කිරණයේ සංඛ්‍යාතයයි)

මෙම සූත්‍රයම සංඛ්‍යාතය වෙනුවට තරංග ආයාමය ආදේශ කර E=hc/λ ලෙසද ලිවිය හැකියි. මේ අනුව උදාහරණයක් ලෙස ටෙරාහර්ට්ස් 600 කිරණයක ශක්තිය hf = (6.625x10^-34)x(6x10¹⁴) = 4x10^-19 J වේ. මෙම ශක්ති ප්‍රමාණය ඉතා කුඩාය. ඊට හේතුව මෙය එක් කිරණයක ශක්තිය පමණි (සාමාන්‍යයෙන් "කිරණ" යන වචනය නොකියා "ෆෝටෝනය" (photon) යන වචනය අප භාවිතා කරනවා). ගිනිකූරක් පත්තු කළත්, ඉන් ෆෝටෝන ට්‍රිලියන ලක්ෂ ගණනක් නිකුත් වෙනවා. එතකොට එක ෆෝටෝනයක ශක්තිය ෆෝටෝන ගණනින් වැඩි කළ විට නිකුත් කරන ආලෝකයේ මුලු ශක්තිය ලබා ගත හැකියි (මේ විදියටයි ආලෝකයේ ශක්තිය ගණනය කරන්නේ). පහත දැක්වෙන්නේ ප්‍රධාන විකිරණ කිහිපයක තරංග ආයාම පරාසයන්ය.

 

අධෝරක්ත – 700 nm සිට 1 mm දක්වා රතු - 650 nm
තැඹිලි - 590 nm කහ - 570 nm
කොල - 510 nm නිල් - 475 nm
පාරජම්බූල – 400 nm සිට 10 nm දක්වා

රතු වර්ණයේ තරංග ආයාමය නැනෝමීටර් 650 ලෙස දැක්කුවත්, ඇත්තෙන්ම ඊට ආසන්න තරංග ආයාම සියල්ලම රතු තමයි (එහෙත් විවිධ වර්ගයේ රතු). අප ඒ සියල්ලටම රතු යැයි පැවසුවත් ඒවායේ තරංග ආයාම එකිනෙකට වෙනස් නිසා තමයි, විද්‍යාතාක්ෂණයේදී තරංග ආයාමවලින් වර්ණ හඳුන්වන්නේ.

සුදු ආලෝකය ගැන කතා කිරීමේදී තරංග ආයාමයක් ගැන සඳහන් කළ නොහැකියි. ඊට හේතුව සුදු යනු තනි වර්ණයක් නොව රතු, කොල, නිල් යන මූලික වර්ණ තුනේ මිශ්‍රණයකි. එසේත් නැතිනම් එක් ද්විතියක වර්ණයක හා ඊට ගැලපෙන එක් ප්‍රාථමික වර්ණයක මිශ්‍රණයකි (උදාහරණ ලෙස, කහ සහ නිල්). එනිසා, සුදු ආලෝකය ගැන කතා කිරීමේදී තරංග ආයාමය (හෝ සංඛ්‍යාතය) වෙනුවට, කෙල්වින් (Kelvin – K) යන ඒකකය භාවිතා වෙනවා. ඔබ දන්නවා කෙල්වින් යනු උෂ්ණත්වය මනින සම්මත ඒකකය කියා. ඔව්, එම උෂ්ණත්වය මනින කෙල්වින් ඒකකයමයි මෙහිදී භාවිතා වන්නේ.

කෙල්වින්වලින් උෂ්ණත්වය මනින විට නම්, කෙල්වින් අගය වැඩි වෙනවා යනු උෂ්ණත්වය වැඩි වෙනවා කියන එකනෙ. සුදු ආලෝකය ගැන පැවසීමේදී කෙල්වින් අගය අඩු වෙනවා යනු සුදු ආලෝකයේ "උණුසුම්බව" වැඩි වීම ලෙස සලකනවා (warm white). කෙල්වින් අගය වැඩි වේගෙන යන විට, සුදු ආලෝකයේ උෂ්ණත්වය අඩු වේ (cool white). ඒ කියන්නේ මෙහිදී ආලෝකය හා උෂ්ණත්වය අතර ඍජු සම්බන්ධතාවක් නැත (මොකද වර්ණයකට උෂ්ණත්වයක් කියා දෙයක් නැත).

රතු පාට, කොල පාට, කහ පාට ආදී ලෙස එල්ඊඩී ලබා ගැනීමට හැකි වුවත්, ඇත්ත වශයෙන්ම එම එල්ඊඩීවලින් පිට කරන වර්ණයේ තරංග ආයාමයෙන් තමයි එම එල්ඊඩී හැඳින්විය යුත්තේ. ඒ අනුව පහත තරංග ආයාමවලින් යුත් එල්ඊඩී ඇත. තව තවත් තරංග ආයාම අලුතින් නිරන්තරයෙන් එකතු වේ.

Wavelength (nm)	Color Name	Fwd Voltage (Vf @ 20mA)
940	Infrared	1.5
880	Infrared	1.7
850	Infrared	1.7
660	Ultra Red	1.8
635	High Efficiency Red	2.0
633	Super Red	2.2
620	Super Orange	2.2
612	Super Orange	2.2
605	Orange	2.1
595	Super Yellow	2.2
592	Super Pure Yellow	2.1
585	Yellow	2.1
4500K	"Incandescent" White	3.6
6500K	Pale White	3.6
8000K	Cool White	3.6
574	Super Lime Yellow	2.4
570	Super Lime Green	2.0
565	High Efficiency Green	2.1
560	Super Pure Green	2.1
555	Pure Green	2.1
525	Aqua Green	3.5
505	Blue Green	3.5
470	Super Blue	3.6
430	Ultra Blue	3.8

ඕනෑම පීඑන් සන්ධියකදී ඉලෙක්ට්‍රෝන හා සිඳුරු එකිනෙකට උදාසීන වේ (recombine). ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හා සිඳුරක් එකිනෙකට රිකම්බයින් වීම නිසා යම් ශක්තියක් නිකුත් කෙරේ. මෙම ශක්තිය විද්‍යුත්චුම්භක විකිරණයක් (ෆෝටෝන) ලෙසයි පිට වන්නේ. මෙලෙස ඉලෙක්ට්‍රෝන-සිඳුරු යුගල රීකම්බයින් වී විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ (ෆෝටෝන) පිට කිරීම electroluminescence ලෙස හැඳින්වෙනවා (bioluminescence, sonoluminescence, fluorescence, incandescence ආදී ආලෝකය ජනිත වීමේ ක්‍රම කිහිපය අතුරින් ඉලෙක්ට්‍රොලුමිනසන්ස් යනු එකක් පමණි; එල්ඊඩී වල සිදුවන්නේ එයයි). ආලෝකය ජනිතවීමේ ක්‍රම ඉලෙක්ට්‍රෝන-සිඳුරු ජෝඩුවක් රිකම්බයින් වීමෙන් පිටවන ශක්තියට ඉහත E=hf යන සූත්‍රය යෙදූ විට එසේ පිටවන විකිරණයේ සංඛ්‍යාතය සොයා ගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, මෙම ශක්තිය 4x10^-19 J නම්, සංඛ්‍යාතය E/h = 4x10^-19 /6.625x10^-34 = 600THz හෙවත් තරංග ආයාමය c/f = 3x10⁸/6x10¹⁴ = 500 nm වන විකිරණයක්/ෆෝටෝනයක් ඉන් පිට වේ. මෙන්න මේ ආකාරයටයි ඩයෝඩයකින් විවිධ තරංග ආයාමවලින් යුත් විකිරණ පිට වන්නේ.

සටහන
ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හා සිඳුරක් එකිනෙකට රිකම්බයින් වීම නිසා ශක්තිය පිට වන්නේ ඇය? එය මෙසේ සිතිය හැකියි. පරමාණුවකින් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ඉවත් කිරීමට (හෙවත් අයනීකරණය කිරීමට) හෙවත් ඉලෙක්ට්‍රෝන-සිඳුරු යුගලක් සෑදීමට යම් ශක්තියක් පිටතින් ලබා දිය යුතුයි. එසේ නම්, ඊට විරුද්ධ දේ (එනම් නැවත එම ඉලෙක්ට්‍රෝනය සිඳුර තුළට යෑම) සිදු වන විට ශක්තිය පිට කළ යුතුයි නේද?

එතකොට එසේ පිට වන විකිරණයේ/ෆෝටෝනයේ තරංග ආයාමය වෙනස් වන්නේ කෙසේද? එය තීරණය වන්නේ යොදා ගන්නා අර්ධසන්නායක ද්‍රව්‍ය හා ඒවායේ මාත්‍රණ මට්ටම් මතයි. සිලිකන් හා ජර්මේනියම් යොදාගෙන සාදන ඩයෝඩවලින් අපට ප්‍රයෝජනවත් තරංග ආයාම කිහිපයකින් යුත් විකිරණ ලබා ගත නොහැකියි. එනිසා වෙනත් වර්ගවල අර්ධසන්නායක සොයාගත යුතු වෙනවා. මින් අදහස් කරන්නේ එක් එක් තරංග ආයාමය සඳහා වෙන වෙනම අර්ධසන්නායක සොයාගත යුතුයි කියාය. එහෙත් මෙය එතරම් පහසු නැත. අධෝරක්ත කලාපය, දෘෂ්‍යාලෝක කලාපය, පාරජම්බූල කලාපය යන තුනම තුළ කෝටි (හෝ අනන්ත) ගණනක තරංග ආයාමයන් පවතිනවා. එහෙත් ඉහත පෙන්වා දුන් පරිදිම අර්ධසන්නායක ද්‍රව්‍ය තිබෙන්නේ කුඩා ප්‍රමාණයකි. ඒ කියන්නේ දැනට එල්ඊඩී සාදා තිබෙන්නේ තරංග ආයාම කිහිපයක් සඳහා පමණයි.

මුලින්ම නිපදවූයේ රතු වර්ණයි (මීටත් පෙර අධොරක්ත එල්ඊඩී නිපදවා තිබුණා). ඉන්පසු කොල වර්ණය සොයා ගත්තා. රතු හා කොල වර්ණ දෙක මිශ්‍ර වූ විට කහ වර්ණ සාදා ගත හැකියි. එහෙත් නිල් වර්ණය නිකුත් කරන එල්ඊඩී නිපදවීමට සෑහෙන්න කාලයක් පර්යේෂණ සිදු කරන්නට වුණා. 1993 දී ජපන් ජාතික ෂුජි නකමුරා විසින් නිල්පාට නිකුත් කළ හැකි අර්ධසන්නායකයක් නිෂ්පාදනය කළා (මීටත් කාලයකට උඩදී තවත් අය විසින් නිල් වර්ණය සාදා තිබුණත්, ඉන් අවශ්‍ය තරමේ හොඳ නිල් වර්ණයක් ලැබුණේ නැත). එනිසා රතු, කොල, නිල් යන මූලික වර්ණ තුනම දැන් තිබෙන නිසා, ඉන් සුදු වර්ණය සාදා ගැනීමට හැකි වූවා (White LED - WLED). මෙය විශාල ජයග්‍රහණයක්. ගෙවල් ආදිය ආලෝකමත් කරන බල්බ (සුදු එල්ඊඩී) නිපදවන්නට හැකි වූයේ මේ නිසාය. මෙම නිල් පාට නිකුත් කරන අර්ධසන්නායක ද්‍රව්‍යය සොයා ගැනීම වෙනුවෙන් 2014 වර්ෂයේ භෞතික විද්‍යාව සම්බන්ධයෙන් පිදෙන නොබෙල් ත්‍යාගය පවා නකමුරාට ලැබුණා.

ඇසට පෙනෙන වර්ණවලට අමතරව, ඇසට නොපෙනෙන අධෝරක්ත හා පාරජම්බූල කිරණ නිකුත් කරන එල්ඊඩී පවා නිපදවා තිබෙනවා. අධෝරක්ත පිට කරන LED ඉතාම ප්‍රචලිතව ටීවී (හෝ වෙනත්) රිමෝට් කන්ට්‍රෝලර්වල භාවිතා වේ. අධෝරක්ත ඉල්ඊඩී IR LED හෝ IRED ලෙස හැඳින්වේ. ඇසට පෙනුනත් නැතත් ඉහත කියා දුන් ක්‍රමයට තමයි මේ මොන කිරණයත් නිපදවෙන්නේ. ඒ ඒ තරංග ආයාමයන් නිකුත් කරන අර්ධසන්නායක ද්‍රව්‍ය සොයා ගැනීම නිසයි මෙය කළ හැකිව තිබෙන්නේ. අධෝරක්ත හා පාරජම්බූල ඇසට නොපෙනෙන නිසා, ඒවාට වර්ණ කියා කිව නොහැකියි. එනිසා නැවත වරක් පැහැදිලි වෙනවා නේද ඇසට පෙනෙන නොපෙනෙන සියලු විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ තරංග ආයාමයෙන් හැඳින්වීම සුදුසු බව?

සටහන
අධෝරක්ත කිරණ හා පාරජම්බූල කිරණ ඇසට නොපෙනේ නම් ඒවා පවතින බව තේරුම් ගන්නේ කෙලෙසද? ඇත්තටම මෙය සාධාරණ ප්‍රශ්නයක් වුවත් ඉතාම පහසුවෙන් පිළිතුරු සැපයිය හැකි එකකි. විද්‍යා තාක්ෂණ ලෝකයේ බොහෝ දේවල් අපට පෙනෙන්නේ හෝ ඇසෙන්නේ හෝ දැනෙන්නේ නැත. මිනිස් අවයවවලට නොදැනෙන දේවල් දැනගැනීමට හා මැනීමට ඕනෑ තරම් උපකරණ සාදා තිබෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස, අපේ ඇඟේ කිසිම තැනකට රේඩියෝ සිග්නල් දැනෙන්නේ නැති වූවාට, ඔබේ සාක්කුවේ තිබෙන රේඩියෝව හෝ ෆෝන් එකට එම සංඥා ග්‍රහණය වෙනවා නේද?

ක්‍රියාකාරකමක් ලෙස මෙම සරල පර්යේෂණය සිදු කරන්න. අධෝරක්ත බල්බයක් දල්වන්න. මේ සඳහා අමුතුවෙන් අධෝරක්ත බල්බයක් අවශ්‍ය නොවේවි මොකද ටීවී රිමෝට් කන්ට්‍රොලර් එකේ ඉදිරියෙන් තිබෙන්නේද අධොරක්ත බල්බයක් බැවින් එයද මේ සඳහා යොදා ගත හැකියි. දැන් එම බල්බය දල්වා, එය ඔබේ ඇසින් බලන්න. කිසිදු ආලෝකයක් ඔබට නොපෙනේ. එහෙත් ෆෝන් එකේ කැමරාවකින් හෝ වෙනත් ඩිජිටල් කැමරාවකින් එම බල්බය බලන්න. කැමරාව තුලින් බලන විට, ආලෝකයක් පෙනේවි. ඊට හේතුව ඔබේ ඇස අධෝරක්ත ආලෝකයට සංවේදී නොවූවත්, කැමරාවේ සෙන්සර් එක ඊට සංවේදී වේ. ඇත්තටම මෙම ක්‍රමයට තමයි රෑට පෙනෙන කන්නාඩි/කැමරා (night vision) ආදිය තනා තිබෙන්නේ.

විවිධ තරංග ආයාමයන්ගෙන් යුතු කිරණ පිට කිරීමට විවිධ අර්ධසන්නායක යෙදිය යුතු බව පැහැදිලියි. එනිසාම ඒ එක් එක් ද්‍රව්‍යයන්වල විභව බාධක අගයන්ද වෙනස්ය. මේ හේතුව නිසා තමයි විවිධ තරංග ආයාම සහිත එල්ඊඩී වල පෙර නැඹුරු වෝල්ටියතා (V_F) අගයන් වෙනස් වන්නේ (ඒ කියන්නේ "වර්ණය" වෙනස් විට, ඩයෝඩයට යෙදිය යුතු වෝල්ටියතාවද වෙනස් වේ). පහත දැක්වෙන්නේ විවිධ තරංග ආයාමයන් සහිත එල්ඊඩී සඳහා යෙදිය යුතු පෙර නැඹුරු වෝල්ටියතාවන්වල දළ අගයන්ය. සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට නැඹුරු වෝල්ටියතාවද වැඩි වේ.

 

ඒ ඒ ඩයෝඩයට ගැලපෙන උපරිම පෙර නැඹුරු වෝල්ටියතාව ඉක්මවා විදුලිය යෙදුවොත් බල්බය පිලිස්සී යනවා. එසේම, කුඩා වෝල්ට් ගණනකින් වුවත් පසු නැඹුරු කළ විටද බල්බය පිලිස්සී යනවා. එල්ඊඩීවල PIV අගය කුඩාය. එනිසා ඒවා පසු නැඹුරු නොවන පරිදි පරිපථවල යෙදීමට වග බලා ගන්න.

සෑම එල්ඊඩී එකක් තුළින් යැවිය හැකි උපරිම ධාරා ප්‍රමාණයක්ද තිබෙනවා. ඇත්තටම මෙම ධාරාව අඩු වැඩි කළ විට බල්බයෙන් ලැබෙන ආලෝක ප්‍රමාණය හෙවත් දීප්තිය (brightness) අඩු වැඩි වෙනවා. එසේ බ්‍රයිට්නස් අඩු වැඩි කළ හැකි වුවත්, ධාරාව පාලනය කර එය සිදු කිරීම එතරම් හොඳ නැහැ බල්බයට. විශේෂයෙන් වැඩි ධාරාවක් යවන විට බ්‍රයිට්නස් වැඩි වුවත්, එය බල්බයේ ආයු කාලය අඩු කිරීමට හේතු වෙනවා. එනිසා බල්බයට දිය යුතු නියමිත ධාරා ප්‍රමාණය යැවීමට වගබලා ගන්න. බල්බයේ බ්‍රයිට්නස් පාලනය කිරීමට අවශ්‍ය නම් පසුවට පෙන්වාදෙන "පල්ස්" ක්‍රමය ඒ සඳහා භාවිතා කරන්න.

වර්ණ (තරංග ආයාම) කිහිපයකින් බල්බ ලබා ගත හැකි සේම, ප්‍රමාණ (සයිස්) හා හැඩතල කිහිපයකින්ද මේවා ලබා ගත හැකියි. ඔබ නිතර දකින්නේ 5mm හා 3mm ප්‍රමාණයේ එල්ඊඩී වේ (මෙම අගයන්ගෙන් කියන්නේ එල්ඊඩී භාහිර රවුම් ආවරණයේ විශ්කම්භයයි). මීටත් කුඩාවට "චිප්" ආකාරයටද එල්ඊඩී ඇත (ඉතා කුඩා පැකේජ් එකක යම් ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගයක් සාදා තිබෙන විට, එය චිප් එකක් ලෙස හඳුන්වන පුරුද්දක් ඇත).

ඉතාම කුඩා ප්‍රමාණයේ සිට තරමක විශාල ප්‍රමාණය දක්වා smd ස්වරූපයෙන්ද එල්ඊඩී ඇත.

කුඩා smd එල්ඊඩී ශ්‍රේණිගතව පටි ආකාරයෙන්ද නිපදවා තිබෙන අතර ඒවා LED strip ලෙස හැඳින්වෙනවා. මෙම පටි ඉතා දිගට ඇත. එහෙත් ඒවා අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට කපාගත හැකිය (එසේ කපන විට, ඕනෑම තැනකින් කැපිය නොහැකි අතර, ඒ සඳහා සුදුසු තැන් ලකුණු කර තිබේ).

එල්ඊඩී පසු නැඹුරු කිරීම විනාශකාරී වේ. එනිසා පහසුවෙන්ම කැතෝඩය හඳුනාගැනීමට එම අග්‍රය කොටට සකසා ඇත (එහෙත් ඔබ එම පින් කොටට කපා දැමුවොත් මෙම ක්‍රමය වැඩකට නැතිව යනවා). ඒ විතරක් නොවේ; කැතෝඩය ළඟ වීදුරු ආවරණය තරමක් පැතලි කරද තිබෙනවා. පහත රූපයේ එල්ඊඩී එකේ සංඛේතයද පෙන්වා තිබෙනවා.

LED Driver

එල්ඊඩී බල්බයක් කිසිවිටක කෙලින්ම බැටරියකට සම්බන්ධ කිරීම නොකළ යුතුය. එවිට එක්කෝ එය පසු නැඹුරු වී විනාශ වේවි; නැතහොත් පෙර නැඹුරු වී ඒ තුළින් විශාල ධාරාවක් එකවර ගලා ගොස් පිලිස්සී යාවි (ඔබ දන්නවා පෙර නැඹුරු වූ විට ඕනෑම ඩයෝඩයක ප්‍රතිරෝධය කුඩා බව). එනිසා හැමවිටම එය සුදුසු රෙසිස්ටරයක් හරහා පමණක් සම්බන්ධ කළ යුතුය. එම රෙසිස්ටරයේ අගය සෙවීම ඉතාම පහසුය (පහත රූපය බලන්න).

බල්බ කිහිපයක් ශ්‍රේණිගතව හෝ සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කළ හැකියි. සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කරන විට, බැටරියෙන් ඒ බල්බ සියල්ලටම අවශ්‍ය ධාරා ප්‍රමාණය ලබා දිය හැකි තරමේ විය යුතුය (බැටරියක c රේටිං ගැන සැලකිලිමත් වීම වැදගත් වේ). ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කරන විට, ධාරාව එකම වුවත්, සෑම බල්බයකටම ඊට අවශ්‍ය වෝල්ටියතාව වෙන වෙනම ඩ්‍රොප් විය යුතුය. ඒ කියන්නේ සවි කරන බල්බ ගණන වැඩි වන විට බැටරියේ වෝල්ට් ගණනද ඒ සමගම වැඩි විය යුතුය.

ඇත්තටම සාමාන්‍ය එල්ඊඩී බල්බ යොදන විට, හැකි හැමවිටම ඒ හරහා ගලන ධාරාව නියතව පවත්වා ගත යුතුය. ඉහත රූපයේ ආකාරයට ගණනය කිරීම් සිදු කර, ඒ පෙන්වා ඇති ලෙසට පරිපථය සකස් කළ විට ධාරාව නියතයි. සෛද්ධාන්තිකව එසේ පෙනුනත්, ප්‍රායෝගිකව තත්වය වෙනස් වේ. ඕනෑම උපාංගයක් රත් වේ. එවිට එහි අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය වෙනස් වේ. පරිපථයක කොහේ හෝ ප්‍රතිරෝධය වෙනස් වෙනවා යනු පරිපථය හරහා ගලන ධාරාවද ඒ අනුව වෙනස් වීමකි. එවිට, ඉහත ආකාරයට සකස් කළ පරිපථවල ගණනය කර ලැබුණු ධාරාව නොවෙයි බල්බ රත් වීමෙන් පසු ගමන් කරන්නේ. තවත් අවස්ථාවක ශ්‍රේණිගත බල්බයක් පිලිස්සී යෑම හෝ වෙනත් දෝෂයක් නිසාද එම පරිපථය හරහා ගලා යන ධාරාව වෙනස් විය හැකියි. විශේෂයෙන් පරිසර උෂ්ණත්වයට (ambient temperature) ඩයෝඩය බොහෝ සංවේදී වේ.

තවද භාහිරින් සපයන විභවයේ කුඩා වැඩිවීමකදී වුවද ධාරාව විශාල ලෙස වැඩි වෙනවා. මෙය එල්ඊඩීවල විතරක් නොව, ඕනෑම සන්ධි ඩයෝඩයක ලක්ෂණයක් බව මතක් කර ගන්න (ඩයෝඩ ලාක්ෂණික ප්‍රස්ථාරය බලන්න; පෙර නැඹුරු වෝල්ටියතාව කුඩා ප්‍රමාණයකින් වැඩි කළත්, ධාරාව ඝෘතීයව වැඩි වේ).

එනිසා, පරිපථයේ කුමක් සිදු වුවත්, නොවෙනස් ධාරාවක් ගලා යා හැකි පරිදි පරිපථය සකස් කළ හැකි නම් කොච්චර අගනේද? එය කළ හැකියි. කරන්ට් සෝස් නම් ක්‍රමවේදයක් ඒ සඳහා භාවිතා කරනවා (මේ ගැන පසුවට ඉගැන්වේ). මෙවැනි කරන්ට් සෝස් උපක්‍රමය යොදාගෙන එල්ඊඩී පරිපථ සඳහා පවර් සප්ලයි සාදාගත හැකියි. මේවැනි පරිපථ LED driver ලෙස හැඳින්විය හැකියි. විශේෂයෙන් ලේසර් එල්ඊඩී යොදා ගන්නා අවස්ථාවල ඩ්‍රයිවර් පරිපථයක් යෙදීය අත්‍යවශ්‍ය වේ.

එල්ඊඩී බල්බ මූලික අවශ්‍යතා දෙකක් සඳහා දැන් නිපදවනවා - ආලෝකමත් කිරීම (illumination හෝ lighting) හා දර්ශක (indication). හොඳින් භාවිතා කළොත් මේ දෙයාකාරයේම එල්ඊඩී ඉතාම දිගු කාලයක් (දැනට පවතින වෙනත් ඕනෑම බල්බ තාක්ෂණයකට වඩා වැඩි කාලයක්) පාවිච්චි කළ හැකි වීම එල්ඊඩීවල ඇති විශාල වාසියකි. එල්ඊඩී ශක්තිමත් ආවරණයකින් පැමිණෙන නිසා රළු භාවිතයට හොඳින් ඔරොත්තු දෙයි. විදුලිය වැය කරන්නේ ස්වල්ප වශයෙනි (එනම්, අනෙක් බල්බ තාක්ෂණයන්ට වඩා, ඊට ලබා දෙන විදුලි ශක්තියෙන් වැඩි ප්‍රමාණයක් ආලෝක ශක්තිය බවට පත් කරනවා). රත් වන්නේද අඩුවෙනි. අනෙක් ඕනෑම බල්බයකට වඩා මෙය ඔන් කිරීම (එනම් විදුලිය සැපයූ විට ආලෝකය නිකුත් කිරීම) හා ඕෆ් කිරීම (එනම් විදුලිය විසන්ධි කළ විට ආලෝකය නැති වී යෑම) ඉතාම වේගයෙන් සිදු වේ (සාමාන්‍ය තාපදීප්ත බල්බයක් බලන්න; එය පත්තු වන්නේද නිවෙන්නේද සෙමින් බව ඔබ දැක ඇති). බල්බය දැල්වීමට වෝල්ට් 2ත් 4ත් අතර කුඩා වෝල්ටියතාවක් විතරක් අවශ්‍ය වීම, ඉතා කුඩාවට සෑදිය හැකි වීම, ලාභ වීමද එල්ඊඩී සතු විශේෂ වාසි වේ.

එල්ඊඩී බල්බයක් සූත්‍රිකා බල්බ මෙන් එකවර පිලිස්සී යන්නේ නැත (එය පසු නැඹුරු නොකර නියමිත ධාරා හා වෝල්ටියතාවන්ගෙන් වැඩ කරවන විට). එහෙත් කාලයත් සමග ක්‍රමයෙන් එහි ආලෝක මට්ටම අඩු වෙනවා (සීඑෆ්එල් බල්බද හැසිරෙන්නේ මේ ආකාරයටයි; එනම් ක්‍රමයෙන් ආලෝක මට්ටම අඩු වේ). සාමාන්‍යයෙන් මුල් ආලෝක මට්ටමින් 70% ක් පමණ වූ විට බල්බයේ ආලෝක තත්වයේ දැනෙන වෙනසක් ඇති වේ (එනිසා මෙම අවස්ථාවේදී බල්බය මාරු කිරීමේ සම්මතයක් ඇත). එහෙත් 50% හෝ සමහරවිට ඊටත් අඩුවෙන් බල්බය දීප්තිය අඩුවෙන තුරුත් ඔබට ඒවා තබා ගත හැකියි (එම ආලෝක අඩු වීම ප්‍රශ්නයක් නොවන තාක්).

මුල් කාලයේ එල්ඊඩී සෑදුවේ දර්ශක වශයෙන් පමණක් වුවත්, නිල් වර්ණය සොයා ගැනීමත් සමග ආලෝකමත් කිරීමට දැන් ප්‍රමුඛ ස්ථානයක් ලැබී තිබේ. අනාගත ලෝකයේ ප්‍රමුඛතම ආලෝකමත් කිරීමේ ක්‍රමවේදය වනු ඇත්තේ එල්ඊඩී බල්බයි (LED Illuminator). එල්ඊඩී ඉලුමිනේටර්වල ජවය LED indicator වලට වඩා වැඩිය. වැඩිපුර රත් වේ. වැඩි ආලෝකයක් ලබා දේ. මිලද අධිකයි (එහෙත් වේගයෙන් මිල පහත වැටෙමින් තිබේ).

මේ දෙවර්ගයේම එල්ඊඩීවලට බල්බයේ සන්ධියේ සිට (එනම් බල්බයේ සිට) පිටතට ආලෝකය නිකුත් කරන්නේ යම් කෝණයකින්ය (ඝන කෝණයකින් මෙය සිදු වුවත් තල කෝණයකින් මෙය සඳහන් කරන පුරුද්දක් ඇත). මෙම කෝණය angle of view හෝ beam angle ලෙස හඳුන්වමු. කෝණය කුඩා නම්, බල්බයේ මුලු ආලෝකයම පිට වන්නේ මෙම කුඩා පරාසය තුළින් නිසා, එම බල්බයෙන් පිටවන්නේ සැර ආලෝකයකි. එය හරියට ටෝච් එකකින් පිට කරන ආලෝකය වැනියි (ටෝච් එකෙන්ද එහි ඇති පරාවර්තකය මඟින් යම් කෝණයකින් තමයි ආලෝකය පිට කරන්නේ). එල්ඊඩී එකේ කෝණය වැඩි නම් (wide angle) විශාල ප්‍රදේශයක් පුරා එම ආලෝකය පැතිරීමට සිදු වන බැවින්, ඉන් දිස්වන්නේ තරමක අඩු සැර ආලෝකයකි. පහත යට රූපයේ කෝණය වැඩිවන විට ආලෝක ත්‍රීව්‍රතාව අඩුවීම පැහැදිලිවම පෙනේ. එල්ඊඩී බල්බය තුළ සුදුසු කාච යෙදීමෙන් මෙම බීම් ඈන්ගල් එක නිෂ්පාදකයා විසින් සකස් කරනවා. එනිසා ආලෝකය වටේටම නිකුත් කිරීමට අවශ්‍ය නම්, වැඩි කෝණයක් සහිත බල්බයක් යොදා ගන්නට වගබලා ගන්න.

LED Indicators

එල්ඊඩී ඉන්ඩිකේටර් භාවිතා කරන්නේ යම් යම් උපකරණවල තත්වය දර්ශනය කරන දර්ශක ලෙසයි (වාහනයේ තෙල් ඉවර වූ වග කීමට, උපකරණයක් ඔන් එකේ තිබෙන බව කීමට, ආදී වශයෙන්). එල්ඊඩී කරලියට එන්නට පෙර, ඉන්ඩිකේටර් වශයෙන් භාවිතා වූයේ නියෝන් බල්බ හෝ සාමාන්‍ය (තාපදීප්ත) බල්බයි.

ඉහත රූපවල දැක්වූයේ කුඩා එල්ඊඩී බල්බ (ඉන්ඩිකේටර්) වේ; එනිසා ඒවා "සිඟිති" එල්ඊඩී (miniature LED) ලෙස හැඳින්වේ. මෙම මිනියේචර් බල්බවල බහුලව දක්නට ලැබෙන ස්වරූපය (එනම් සම්මත ආකාරය (standard)) සඳහා මිලිඇම්පියර් 20ක් පමණ අවශ්‍ය කරනවා (එනිසයි එල්ඊඩී ගැන තොරතුරු දක්වන බොහෝ අවස්ථාවල @20mA වැනි ලේබල් දක්නට ලැබෙන්නේ). මෙම ස්ටෑන්ඩඩ් ආකාරයේ බල්බවල වෝල්ටියතාව බල්බයේ වර්ණය අනුව සුලු වශයෙන් වෙනස් වේ (මීට හේතුව මොහොතකට පෙර අප කතා කළා). එහෙත් මීට වඩා අඩු ධාරාවක් (2mA වැනි) ගන්නා මිනියේචර් වර්ගයක්ද නිපදවා තිබෙනවා (low current LED).

සාමාන්‍යයෙන් එල්ඊඩී එකක් කරන්ට් ලිමිටිං ප්‍රතිරෝධයක් හරහා පමණක් සම්බන්ධ කළ යුතු බව ඉහතදී පෙන්වා දුන්නා. අප නිතරම සර්කිට්වල (විශේෂයෙන් ඩිජිටල් පරිපථවල) භාවිතා කරන්නේ වෝල්ට් 5 නිසා, එවැනි වෝල්ටියතාවකට කෙළින්ම කනෙක්ට් කළ හැකි ලෙස එල්ඊඩී නිපදවා තිබෙනවා. ඇත්තටම මෙහිදී කර තිබෙන්නේ සාමාන්‍ය එල්ඊඩී පැකේජය තුළම කරන්ට් ලිමිටිං රෙසිස්ටරයක් ඇතුලතින් සාදා තිබීම පමණි. වෝල්ට් 12 හා 15 ත් බහුලව භාවිතා වන නිසා, ඉහත ආකාරයටම වෝල්ට් 12 හා 15 ටත් කෙලින්ම සම්බන්ධ කළ හැකි ආකාරයේ එල්ඊඩී ඇත.

LED Illuminators

වෙළඳපොලේ අද විවිධාකාරයේ එල්ඊඩී බල්බ (ඉලුමිනේටර්) මිලදී ගත හැකියි. මේවා තුළින් අධික ධාරාවක් යැවිය හැකි නිසා (එනම් මේවායේ ක්ෂමතාව වැඩි නිසා), අධිබල එල්ඊඩී (High Power LED – HPLED) හෙවත් High Output LED (HOLED) හැඳින්වෙන අතර, මේවායෙන් දැඩි දීප්තියක් පිට කරන නිසා High Brightness LED (HBLED) ලෙසත් හැඳින්වේ. විවිධ වෝල්ට් ගණනන්වලින් හා වොට් ගණන්වලින් ඒවා ඇත (විවිධ මිල ගණන්වලට). සාමාන්‍යයෙන් අප සිතන්නේ වොට් ගණන වැඩි වන විට, ලැබෙන ආලෝක ප්‍රමාණය වැඩි වන බවයි. එහි සත්‍යකි. එහෙත් ඊට වඩා සංකීර්ණ තත්වයක් එතැන ඇත.

සටහන

Lumen, Candela, Watt

ශක්තිය මනින්නේ ජූල් වලින් හා ජවය (එනම් තත්පරයකදී වැය කරන ශක්තිය) මනින්නේ වොට්වලිනි. ආලෝකයද ශක්තියක් බැවින් එයත් ජූල් හා වොට්වලින් මැනිය හැකියි. එහෙත් ආලෝකය යනු ඇසට සංවේදී දෙයකි. එක් එක් වර්ණයන්ට අැස සංවේදී වන්නේ වෙනස් විදිවලටයි. උදාහරණයක් ලෙස, රතු වර්ණය නිකුත් කරන වොට් 1ක බල්බයකුයි කොල වර්ණය නිකුත් කරන වොට් 1ක බල්බයකුයි බැලුවොත් අනිවාර්යෙන්ම ඔබ කියන්නේ කොල බල්බය රතු බල්බයට වඩා ගොඩක් ප්‍රබලයි/සැරයි කියාය. එහෙත් මීටරයකින් බැලුවොත් ඒ දෙකම වොට් 1 ගාණේ තමයි වැය කරන්නේ. වොට් එකේ කොල බල්බයෙන් දැනෙන සැරට සමාන කිරීමට රතු බල්බයේ වොට් 3ක විතර ජවයක් නිකුත් කිරීමට සමහරවිට සිදු වේවි. මෙය මිනිස් ඇසේ ස්වභාවයකි. තවද, වර්ණ හඳුනාගැනීම යනුද ඇසේ ස්වභාවයකි.

එනිසා ඇසට පෙනෙන ආලෝකය මැනීමට ලූමන් (Lumen - lm) නම් සම්මත ඒකකයක් හඳුන්වා තිබෙනවා. ඒ කියන්නේ හරියටම ආලෝකය මනිනවා නම් මැනිය යුත්තේ වොට්වලින් නොව ලූමන් වලිනි. ලූමන් 1ක රතු ආලෝකය හා ලූමන් 1ක කොල ආලෝකය දැන් ඇසට සමාන ලෙසයි පෙනෙන්නේ.

අධෝරක්ත හා පාරජම්බූල කිරණ නිකුත් කරන (හෝ ඇසට නොපෙනන ඕනෑම විද්‍යුත්චුම්භක කිරණයක් නිකුත් කරන) බල්බ ලූමන්වලින් දක්වන්නේ නැත (ඇසට පෙනෙන ඒවාට විතරයි ලූමන් වලංගු වන්නේ).

ලූමන් ඒකකය වෙනුවට කැන්ඩලා (candela – cd) නම් ඒකකයක්ද පවතිනවා ආලෝකය ගැන කතා කිරීමේදී. බොහෝවිට එල්ඊඩී ඉන්ඩිකේටර්වල ආලෝකය පිළිබඳ මිනුම් ලබා දෙන්නේ කැන්ඩෙලා ඒකකයෙනි (මිලිකැන්ඩලාවලින් - mcd). කැන්ඩලා යනු "ඇසට සංවේදී ආලෝකයේ" ආලෝක ත්‍රීව්‍රතාවයි. කැන්ඩලා හා ලූමන් අතර පහත ආකාරයේ සරල සම්බන්ධතාවක් පවතී.

ආලෝක ත්‍රීව්‍රතාව = (ආලෝක ස්‍රාවය)/(එම ආලෝකය විහිදී යන ඝන කෝණය)                I_V = ϕ_V / Ω

උදාහරණයක් ලෙස, යම් බල්බයකින් සෑම දිශාවකටම ඒකාකාරව (එනම් සමාකාර ගෝලීයව) ලූමන් 100ක් නිකුත් කරන බල්බයක කැන්ඩලා අගය වන්නේ 100/4π = 8 වේ (ගෝලයක මුලු ඝන කෝණය ස්ටරේඩියන් 4π වේ). එනම් ගෝලීයව සෑම දිශාවක් ඔස්සේම නිකුත් කළ ආලෝක ශක්තියේ ප්‍රමාණය ලූමන් 100ක් වුවත්, එක් ඝන කෝණයක් ඔස්සේ පමණක් ලූමන් 8ක් නිකුත් වේ. (ඝන කෝණ ගැන පළමු පොතේ කතා කර තිබෙනවා). එනිසා යම් එල්ඊඩී බල්බයක කැන්ඩලා අගය හා එහි ආලෝකය නිකුත් කරන කෝණය (angle of view) දන්නේ නම්, එම බල්බයේ ලූමන් අගය පහසුවෙන් සෙවිය හැකියි. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ඝන කෝණයකි (ඝන කෝණයක් කිරි ගොට්ටක් සේ සිතා ගන්න).

මෙම "කිරිගොට්ට හැඩය" (එනම් ඝන කෝණය) පැත්තෙන් බැලූ විට ත්‍රිකෝණයක් පෙනේවි. මෙම ත්‍රිකෝණයේ කෝණය මඟින්ද අවශ්‍ය නම් ඝන කෝණයෙන් කියවෙන දේම පැහැදිලි කළ හැකියි නේද? එනිසයි කරදරකාරි ඝන කෝණය වෙනුවට පහසු තල කෝණයෙන් බීම් ඈන්ගල් එක සටහන් කරන්නේ.

ලූමන් හා කැන්ඩලා අතර සම්බන්ධය පෙන්වන ඉහත සූත්‍රයේ ඇත්තේ ඝන කෝණ වේ (ඝන කෝණ ත්‍රිමාන වේ). ඝන කෝණ මනින්නේ ස්ටෙරඩියන් (steradian – sr) නම් ඒකකයෙනි. එහෙත් බල්බයේ වීව් ඈන්ගල් එක (කෝණය) දක්වන්නේ ද්විමාන කෝණ මිනුමක් වන අංශකවලිනි (degree). ඉතිං ස්ටෙරඩියන් හා අංශක අතර පහත ආකාරයේ සරල සම්බන්ධය සාධනය කළ හැකියි.

Ω(sr) = 2π(1 – cos(θ/2))

මෙවිට සාමාන්‍ය අංශකවලින් දී ඇති අගය ඉහත සූත්‍රය අනුව පළමුව ස්ටෙරඩියන් බවට පත් කර ගන්න. දෙවනුව එම අගය හා කැන්ඩලා අගය එකිනෙකට ගුණ කරන්න. එවිට ලැබෙන්නේ බල්බයේ ලූමන් අගයයි.

ආලෝකය පිළිබඳ අධ්‍යනය ඇත්තටම ආලෝකය තරම්ම විසිතුරුය. පසුවට ආලෝකය ගැන වෙනමම අතිරේකයක් පළ කෙරෙනු ඇති.

මේ අනුව, ආලෝකය මැනිය යුත්තේ ලූමන්වලින්ය. ඔබේ නිවසේ සවිකර ඇති එල්ඊඩී බල්බයක් ගලවා බලන්න එහි ලූමන්වලින් (lm) අගයක් දැක්වේවි (සීඑෆ්එල් බල්බවලද මෙම අගය දැක්වෙනවා). දැන් ඔබට සරල ගණනක් සෑදිය හැකියි. බල්බයේ සඳහන් කර ඇති ලූමන් අගය එම බල්බයේ වොට් ගණනින් බෙදන්න. එවිට ලැබෙන්නේ "වොට් එකකට ලූමන්" යන රාශියයි. මෙම රාශිය luminous efficacy ලෙස හැඳින්වේ. මෙය වැදගත් රාශියක්. ලුමිනස් එෆිකසිහි උපරිමව තිබිය හැකි අගය වන්නේ 683 lm/W වේ. ඒ කියන්නේ බල්බයට ලැබෙන විදුලි ශක්තිය 100%ක්ම ආලෝකය බවට පත් කළ හැකි නම්, ඉන් කියන්නේ එම බල්බයේ එෆිකසි එක 683 lm/W වන බවයි. එහෙත් ප්‍රායෝගිකව කිසිදු බල්බයක් මේ තරම් කාර්යක්ෂම නැත. ඔබේ බල්බයේ අගය වූයේ කොච්චරද?

මෙම අගය වැඩි කර ගැනීමට නොයෙක් පර්යේෂණ සිදු කරනවා. ඇත්තටම මෙම අගය වැඩි වන්නට වන්නට බල්බයේ මිලද වැඩි වේ. වෙළඳපොලේ විවිධ මිල ගණන් යටතේ එල්ඊඩී (හෝ වෙනත් බල්බ පවා) තිබෙන්නට තවත් හේතුවක් එයයි. lm/W අගය වැඩි බල්බ ගැනීමෙන් විදුලිය ඉතිරි වේ. උදාහරණයක් ලෙස, 50 lm/W බල්බ දෙකක් වෙනුවට එක 100 lm/W ක් යෙදිය හැකි නම්, විදුලියෙන් 50% ක්ම ඉතිරිවේ.

මෙම අධිබල එල්ඊඩී ක්ෂණයෙන් රත් වේ. එනිසා මෙම බල්බ සාමාන්‍ය (මිනියේචර්) එල්ඊඩීවලට වඩා වෙනස් ආකාරවලින් තමයි සාදන්නේ. ඩයෝඩ සන්ධියේ සිට ඉක්මනින් පිටතට තාපය ගලා යෑම සඳහා හීට්සින්ක් එකක් සාමාන්‍යයෙන් මෙවැනි අධිබල එල්ඊඩීවල දක්නට ලැබෙනවා. තවද, මෙවැනි බල්බ පල්ස් ක්‍රමයටයි දැල්විය යුත්තේ (මොහොතකින් පල්ස් ක්‍රමය ගැන බලමු). පල්ස් ක්‍රමයේදී රත් වෙච්ච බල්බයට කූල් වෙන්නට අවස්ථාවක් ලැබෙනවා.

අධිබල එල්ඊඩීවල සන්ධි ප්‍රදේශය විශාලය. එනිසා වැඩිපුර ඉලෙක්ට්‍රෝන-සිඳුරු රීකම්බයින් වීම නිසා වැඩි ආලෝක ප්‍රමාණයක් ජනිත වෙනවා. ඒ සමගම අධික තාපයකුත් ජනනය වෙනවා. ආලෝක ප්‍රමාණය වැඩි කර ගැනීමට යොදන තවත් උපක්‍රමයක් තමයි එල්ඊඩී බල්බ කිහිපයක්ම එකම පැකේජය තුළ තැන්පත් කිරීම. නිෂ්පාදකයා විසින්ම මෙලෙස බල්බ කිහිපයක් එකට සම්බන්ධ කරනවා වගේම, ඔබටත් පුලුවන් තනි තනි බල්බ රාශියක් එකට සම්බන්ධ කර වැඩි ආලෝකයකයක් ලබා ගන්න. පහත දැක්වෙනවා මේ දෙයාකාරයෙන්ම සාදපු බල්බ.

White LED

දැනට එල්ඊඩී බල්බ සමග යම් සටනක් ලබා දෙන්නේ සීඑෆ්එල් (CFL – Compact Fluorescent Lamp) වේ. එහෙත් සීඑෆ්එල් බල්බ නිෂ්පාදනයේදී මර්කරි නම් විෂ ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරනවා. එනිසා එවැනි බල්බයක් බිඳී යෑමකදී එම විෂ ශරීරගත විය හැකියි පහසුවෙන්ම. එහෙත් එල්ඊඩී බල්බවල මෙවැනි විෂ ද්‍රව්‍ය නැත (ඒ කියන්නේ මේවා පරිසර හිතකාමියි). තවද, සීඑෆ්එල් වලට වඩා කිහිප ගුණයක ආයු කාලයක් එල්ඊඩීවලට ඇත. සීඑෆ්එල්වලට වඩා වැඩි ලුමිනස් එෆිකසි එකක් එල්ඊඩීවලට ඇති අතර දිනෙන් දින මෙම අගය වැඩි වෙනවා. අනෙක් බල්බවලින් දෘෂ්‍යාලෝකයට අමතරව අධෝරක්ත හා පාරජම්බූල කිරණ නිකුත් වුවත් (මෙවිට විදුලි ශක්තිය අපතේ යෑමක් මෙන්ම ශරීරයට අහිතකර තත්වයන්ද ඇතිවිය හැකියි), සුදු එල්ඊඩී නිපදවා තිබෙන්නේ දෘෂ්‍යාලෝකය පමණක් පිට කිරීමටයි. දැනට පවතින සෑම බල්බ තාක්ෂණයකට වඩා එල්ඊඩී තාක්ෂණය උසස්ය. ගොඩනැඟිලි ආලෝකමත් කිරීම, වාහනවලට යොදන බල්බ (automotive lighting) ආදී සෑම අංශයකටම මෙම තාක්ෂණය මේ වන විට පැතිර ගොස්ය.

පෙරත් සඳහන් කළා සේ නිල් ආලෝකය නිපදවන එල්ඊඩී එක සොයා ගැනීම නොබෙල් ත්‍යාගයක් ලැබීමට තරම් වටිනා දෙයක් වූවා. ඊට හේතුව එමඟින් සුදු ආලෝකය නිපදවීමට හැකියාව ලැබීමයි. මෙම සුදු ආලෝකය තමයි ගොඩනැඟිලි, වාහන, පාරවල් ආදිය ආලෝකමත් කිරීමට යොදා ගන්නේ (එනම්, සීඑෆ්එල් හා තාපදීප්ත බල්බ ආදියට ඉතා හොඳ ආදේශකයක් වේ). සුදු ආලෝකය නිපදවන ප්‍රධාන ක්‍රම දෙකක් ඇත. එකක් නම්, රතු-කොල-නිල් යන ආලෝක තුනම සුදුසු දීප්ති (brightness) අනුපාතයකින් නිකුත් කිරීමයි. මෙවැනි සුදු වර්ණය නිකුත් කරන එල්ඊඩී බල්බ (White LED – WLED) RGB white LED ලෙස හැඳින්විය හැකියි.

අනෙක් ක්‍රමය වන්නේ නිල් ආලෝකය නිපදවන එල්ඊඩී බල්බයක් පමණක් යොදා ගෙන, එම ආලෝකය විශේෂිත පොස්පර් ආලේපනයක් මතට වැටීමට සැලැස්වීමයි (අවශ්‍ය නම් නිල් වෙනුවට පාරජම්බූල කිරණද යොදා ගත හැකියි). එවිට, පොස්පර් රසායනිකයෙන් තරමක කහ පැහැති ආලෝකයක් නිකුත් කරයි. මෙම කහ පාට ආලෝකය (කහ = රතු + කොල), ඩයෝඩයේ නිල් ආලෝකය සමග මිශ්‍රව සුදු ආලෝකය අවසානයේ ලැබේ (කහ + නිල් = රතු + කොල + නිල් = සුදු). මෙම WLED එක phosphor-based LED හෝ phosphor-converted LED ලෙස හැඳින්විය හැකියි (PCLED).

ඉහත ක්‍රම දෙකම එකට යොදාගෙනත් සුදු ආලෝකය නිපදවිය හැකියි (ඉහත රූපයේ c වලින් දැක්වෙන්නේ එයයි).

සටහන
පොස්පර් යනු ඊට අධිසංඛ්‍යාත විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ (නිල්, දම්, පාරජම්බූල වැනි) වැටුණු විට, එම අධිසංඛ්‍යාත කිරණ "උරාගෙන" අඩු සංඛ්‍යාත විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ නිකුත් කළ හැකි රසායනිකයකි. උදාහරණයක් ලෙස නිල් උරාගෙන කහ පාට ආලෝකය නිකුත් කළ හැකියි. පොස්පර් රසායනිකයේ කුඩා රසායනික වෙනස්කම් සිදු කර, මෙසේ එය විසින් නිකුත් කරන අඩු-සංඛ්‍යාත වර්ණයේ තරංග ආයාමය සැකසියද හැකියි. පොස්පර්වල මෙම හැකියාව නිසා අමුතු ආලෝකයක් ජනිත කිරීමේ සංසිද්ධිය phosphorescence (ප්‍රතිදීපනය) ලෙස හැඳින්වේ.

ඔබ දැනටත් භාවිතා කරන "ටියුබ් ලයිට්" හා CFL බල්බ යනු මෙම ප්‍රතිදීපන සංසිද්ධිය යොදා ගෙන සාදා ඇති ආලෝක ප්‍රභවයන්ය. ටියුබ් ලයිට් හෝ සීඑෆ්එල් එකේ වීදුරුව "කිරිපාටට" හෙවත් සුදුපාටට දිස්වන්නේ එම වීදුරුවේ ඇතුලු පැත්තේ ආලේප කර ඇති මෙම පොස්පර් රසායනිකයයි. මෙම බල්බ දෙකේදී නම්, නිල් ආලෝකය නොව පාරජම්බූල කිරණයි පොස්පර් මතට ජනිත කරවන්නේ.

මීට අමතරව පැරණි ටීවී තාක්ෂණය වන CRT (Cathode Ray Tube) තිරයද ක්‍රියාත්මක වන්නේද ප්‍රතිදීපන සංසිද්ධිය නිසාය. මෙහිදී නිල් හෝ පාරජම්බූල කිරණ නොව, වේගවත් ඉලෙක්ට්‍රෝන අංශු ධාරාවකුයි පොස්පර් මතට වදින්නට සලස්වන්නේ. අධිසංඛ්‍යාත විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ, ඉලෙක්ට්‍රෝන, මෙන්ම විකිරණ වැදුනු විටද ආලෝකය නිකුත් කිරීමට මීට හැකියි.

විශේෂිත එල්ඊඩී වර්ගත් නිපදවා තිබෙනවා. ඉන් වර්ණ කිහිපයක් නිකුත් කළ හැකි එල්ඊඩී තිබෙනවා (වර්ණ කිහිපයක් නිකුත් කළ හැකි අර්ථයෙන් multicolor (බහුවර්ණ) එල්ඊඩී ලෙස මේවා පොදුවේ හැඳින්විය හැකියි). බයිකලර් (bicolor) හා ට්‍රයිකලර් (tricolor) ලෙස එල්ඊඩී ලබා ගත හැකියි ("බයි" (bi) යන උපසර්ගය යොදා ඇති විට ඉන් "දෙකක්" යන්නද, “ට්‍රයි" ඇති විට ඉන් "තුනක්" යන්නද හැඟවේ).

බයිකලර් එල්ඊඩී

බයිකලර්හි එකම බල්බයෙන් වර්ණ දෙකක් වෙන් වෙන්ව ලබා ගත හැකියි . එකම පැකේජය තුළ මෙහිදී බල්බ දෙක පහත රූපයේ දැක්වෙන ආකාරයට එකක් පෙර නැඹුරු වන විට අනෙක පසු නැඹුරු වන ආකාරයටයි සකස් කරන්නේ.

එවිට, බල්බයේ අග්‍රවලට ලැබෙන විදුලියේ ධන-ඍණ භේදය (එනම් ධ්‍රැවීයතාව – polarity) අනුව ලැබෙන වර්ණය තීරණය වේවි. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත රූපයේ දැක්වෙන බයිකලර් බල්බයෙහි A අග්‍රයට ධන හා B අග්‍රයට ඍණ සැපයූ විට කොල වර්ණය ලැබෙන අතර, අග්‍රවලට ලැබෙන විභවයන් මාරු කළ විට රතු වර්ණය ලැබේ.

ඊට අමතරව තවත් අපූරු දෙයක් මේ බල්බය සතුව ඇත. එනම්, වේගයෙන් විදුලියේ ධ්‍රැවීයතාව මාරු කළ හැකි නම්, වේගයෙන් බල්බයේ වර්ණ මාරු වෙනවා. එවිට එම වර්ණ දෙකෙහි මිශ්‍ර තනි වර්ණයක් ලෙසයි ඇස එය හඳුනාගන්නේ. රතු හා කොල වර්ණ දෙක මිශ්‍ර වූ විට එය කහ වර්ණයක් ලෙසයි ඇසට දැනෙන්නේ. තවද, බල්බයේ ධ්‍රැවීයතාව වෙනස්වන වේගය අනුවද ඇසට දැනෙන කහ වර්ණයේ ස්වභාවය වෙනස් වෙනවා. ධ්‍රැවීයතාව වෙනස් කරන්නට අමුතු දෙයක් කරන්නට නැත; ඒසී විදුලියක් යැවීම ප්‍රමාණවත්. එවිට එම ඒසී විදුලියේ සංඛ්‍යාතය මත පෙර සඳහන් කළ ලෙස කහ වර්ණයේ සියුම් වෙනස්කම් ඇති කළ හැකියි. ඒ අනුව මෙම බල්බය ට්‍රයිකලර් බල්බයක් ලෙසත් අවශ්‍ය නම් හැඳින්විය හැකියි නේද?

සටහන
ඔබ සමහරවිට දන්නවා ඇති ඇසේ ස්වභාවයක් තිබෙනවා - එනම්, ඇසට යම් වර්ණයක් (රූපයක්) වැටුණු විට එය දළ වශයෙන් තත්පර දහයෙන් පංගුවක් තරම් කුඩා කාලයක් ඇසේ රඳවා ගන්නවා. මෙය eye persistence ලෙස හැඳින්විය හැකියි.

ඇත්තටම ඇසේ මෙම ලක්ෂණය තමයි චිත්‍රපටිශාලාවල හා ටීවීවල ප්‍රයෝජනයට ගන්නේ. එනම් වේගයෙන් නිශ්චල ඡායාරූප සමූහයක් දර්ශනය වන්නට සලස්වනවා. එවිට ඇසට එය පෙනෙන්නේ චලනයක් (animation) ලෙසයි. කාටුන් සාදන්නේද මේ විදියටයි.

ඉහතදී කහ පාට වර්ණය ඇසට පෙනුනෙත් ඇසේ පර්සිස්ටන්ස් එක නිසාය. ඔබ හොඳටම දන්නවා එම බල්බයෙන් කිසිවිටක කහ පාටක් නිකුත් කළේ නැහැ. ඊට නිකුත් කළ හැක්කේ රතු හා කොල වර්ණ දෙක පමණි. එහෙත් එම වර්ණ වේගයෙන් මාරු වන විට, ඇසට ඉන් කහ පාටක් දැනුනා. සුලු මොහොතක් රතු වර්ණය ඇසට පෙනුනා. පර්සිස්ටන්ස් එක අනුව, ඇසට වැටෙන ඕනෑම ආලෝකයක් තත්පරයෙන් 10න් පංගුවක් තරම් කාලයක් රඳවා ගන්නවා. ඉතිං මෙම කාලය ඉක්ම යන්නට පෙර රතු ඉවත් වී කොල වර්ණය නිකුත් කරනවා. බල්බය දැන් රතු වර්ණය නිකුත් නොකළත් ඇසේ තවමත් රතු වර්ණය රඳවා ගෙන සිටිනවා. මේ සමගම දැන් ඇස විසින් අලුතින් නිකුත් කළ කොල වර්ණයත් දර්ශනය කරනවා. ඒ කියන්නේ ඇසේ දැන් එකම ස්ථානයේ/සෛලවල රතු හා කොල යන වර්ණ දෙකම එක මත එක වැටී තිබීම නිසා, ඇසට එය කහ වර්ණයක් ලෙස දිස් වනවා.

මෙය හොඳින්ම අත්දැකිය හැකි අවස්ථාවක් තමයි ෆෑන් එක. ෆෑන් එක කරකැවෙන්නේ නැති වෙලාවට එහි (යකඩ) තටු තුන හොඳින් දර්ශනය වෙනවා. තටු නිසා ඊට පිටුපසින් තිබෙන (පසුබිම්) කොටස් පෙනෙන්නේ නැත. එහෙත් තටු අතර පෙදෙසේ පසුබිම දර්ශනය වෙනවා. දැන් ෆෑන් එක ඔන් කරන්න. ක්‍රමයෙන් තටුවල වේගය වැඩි වෙනවා. මොහොතකින් ඔබට තනි තනි තටු දර්ශනය කරන්නට බැරි වෙනවා. ඒ වගේමයි මුලදී කඩින් කඩ දර්ශනය වූ පසුබිම හොඳින් පෙනෙන්නේත් නැති වෙනවා. ඒ වෙනුවට, පසුබිම අපැහැදිලි ස්වභාවයකින් පෙනෙනවා. මුලදී හොඳින් පෙනුනු හා තටුවලින් වැසී ගිය පසුබිම යන දෙකම එක විදියට බොඳ වී පෙනෙනවා. මීට හේතුවත් පෙර කතා කළ පර්සිස්ටන්ස් එකයි. තටුව ගමන් කරන විට, ඒ සෑම තැනකම තටුව ඇසට පෙනේ (පෙනෙනවා විතරක් නොවෙයි එ් සියල්ලම ඇසේ රඳවා ගනී). ඒ වගේමයි, තටු අතර තිබෙන හිඩැස් තුළින් පසුබිම පෙනෙන නිසා, තට්ට කරකැවෙන විට මුලු පසුබිමම ඇසට පෙනේ (ඒ වගේම ඇස විසින් ඒ සියල්ල රඳවා ගනී).

ට්‍රයිකලර් එල්ඊඩී

ට්‍රයිකලර් ලෙස ඍජුවම හැඳින්වෙන බල්බයකුත් තිබෙනවා. බයිකලර් එකේ අග්‍ර දෙකක් තිබුණත් ට්‍රයිකලර් එකේ අග්‍ර 3ක් ඇත. එහි එක් අග්‍රයක් පොදු අග්‍රය (common pin) වේ. පොදු අග්‍රය හා අනෙක් එක් අග්‍රයකට පමණක් විදුලිය සැපයූ විට, ඊට අදාල වර්ණය ලැබේ. පොදු අග්‍රය හා අනෙක් අග්‍ර දෙකටත් විදුලිය සැපයූ විට එම වර්ණ දෙකේ මිශ්‍රණය ලැබේ. එහෙත් බයිකලර් එකේ මෙන් මීට ඒසී විදුලියක් යැවිය නොහැකි අතර ධන ඍණ මාරු කරද භාවිතා කළ නොහැකිය.

ට්‍රයිකලර් බල්බයේ තවත් සරල උපක්‍රමයකින් ඉන් ලබා ගත හැකි වර්ණ ගණන වැඩි කරගත හැකියි. මින් වර්ණ 4 ක් හෝ ඊට වැඩි ගණනක් වුවද සාදා ගත හැකියි (එවිට ඊට මල්ටිකලර් යන නම උචිතය). එම උපක්‍රමය නම්, බල්බ තුළින් යැවිය හැකි ධාරා මට්ටම් දෙකක් (හෝ කිහිපයක්) සකසා ගැනීමයි. ඔබ දැන් දන්නවා එල්ඊඩීය හරහා යවන ධාරාව අඩු වැඩි කිරීමෙන් එහි බ්‍රයිට්නස් එක වෙනස් කර ගන්නට හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත රූපයට අදාලව සැලකුවොත්, රතු බල්බය හරහා මිලිඇම්පියර් 3.5ක් හා කොල බල්බය හරහා මිලිඇම්පියර් 9.5ක් යවා ඉන් කහ වර්ණය ලබා ගත හැකියි. එහෙත් එම බල්බ දෙක හරහා යන ධාරාවන් තරමක් වෙනස් කර තැඹිලි වර්ණයද ලබා ගත හැකියි. මෙලෙස සුදුසු පරාසයක් තුළ ධාරාවන් විවිධ අනුපාතවලින් වෙනස් කරමින් විවිධ වර්ණ ලබා ගත හැකියි නේද? (සාමාන්‍යයෙන් එල්ඊඩීයට සපයන ධාරාව වෙනස් කිරීමට සුදුසු නැති වුවත්, මෙවැනි විශේෂ බල්බ සාදා තිබෙන්නේ එසේ වෙනස් කළ හැකි ලෙසටයි).

RGB LED

මෙම එල්ඊඩී එකින් වර්ණ මිලියන 16කට වැඩි ප්‍රමාණයක් නිකුත් කළ හැකියි. ඔබ දන්නවා රතු, කොල, හා නිල් යන වර්ණ තුනෙන් අපේ ඇස මතට ඕනෑම වර්ණයක් "මවාපෑ" හැකියි. මෙම ආර්ජීබී එල්ඊඩී එක තුළ කුඩාවට රතු, කොළ, හා නිල් වර්ණ තුන නිකුත් කරන එල්ඊඩී 3ක් ඇත. මේ බල්බ තුනෙහි කැතෝඩ සියල්ල එකට සම්බන්ධ කළ හැකියි (එවිට එය පොදු කැතෝඩ වින්‍යාසය වේ). නැතහොත් මේ තුනෙහි ඇනෝඩ සියල්ල එකට එකතු කළ හැකියි (එවිට එය පොදු ඇනෝඩ වින්‍යාසය වේ). ඒ අනුව මෙවැනි ඩයෝඩයක පින් 4ක් ඇත (පොදු අග්‍රය හා බල්බ තුනෙහි අනෙක් අග්‍ර තුන). පහත රූපයේ මෙවැනි ඩයෝඩයක් තුළ ඇති ඉතා කුඩා ඩයෝඩ 3 අන්වීක්ෂයකින් විශාල කරද පෙන්වා තිබෙනවා (බලන්න ඩයෝඩ 3හි වම්පස අග්‍ර 3ම එකට සම්බන්ධ කර තිබෙන අතර, දකුණුපස අග්‍ර තුන වෙන් වෙන්වයි පවතින්නේ).

සාමාන්‍යයෙන් ඩයෝඩය තුළ ඇති කුඩා ඩයෝඩ 3ට විවිධ ප්‍රමාණවලින් ධාරාවන් යැවිය හැකියි. දළ වශයෙන් එක් ඩයෝඩයකට විවිධ ධාරා මට්ටම් 256ක් සපෝට් කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, 0 යන්න කිසිදු ධාරාවක් ගලා නොයන අවස්ථාව ලෙසත්, 256 යන්න උපරිම ධාරාව වන මිලිඇම්පියර් 32 ලෙසත් ගමු. එවිට මෙම මට්ටම් 256 මිලිඇම්පියර් 0 සිට 32 දක්වා පරාසයේ සමාන පරතරවලින් බෙදූ විට, මට්ටම් දෙකක් අතර ධාරා වෙනස 32mA/256 = 0.125mA වේ. ඒ කියන්නේ මට්ටම් 1 යනු මිලිඇම්පියර් 0.125ක ධාරාවක් බල්බයට ලබා දීමයි. මට්ටම් 2 යනු මිලිඇම්පියර් 2 x 0.125 = 0.250 ක ප්‍රමාණයක් බල්බයට ලබා දීමයි. මට්ටම් 100 යනු මිලිඇම්පියර් 100 x 0.125 = 12.5 ක ධාරාවක් යැවීමයි. මට්ටම් 256 යනු 256 x 0.125 = 32 ක ධාරාවක් යැවීමයි (එනම් මට්ටම් 256 යනු බල්බයට උපරිම ධාරා ප්‍රමාණය යවන අවස්ථාවයි). 

 

එවිට, බල්බ තුන සඳහාම මෙලෙස විවිධ ධාරා මට්ටම් 256 බැගින් විවිධ වර්ණ සංයෝජනය 256x256x256 ලැබේ. උදාහරණයක් ලෙස රතු, කොල, නිල් යන ඩයෝඩ තුනට (මෙය කෙටියෙන් RGB ලෙස දක්වනවා) පිළිවෙලින් 256, 256, 0 යන මට්ටම් ලබා දුන් විට, ඉන් ලැබෙන්නේ පිරිසිදු කහ වර්ණයකි (මෙලෙස වර්ණයන්ට හිමි මට්ටම් (256, 256, 0) යන කෙටි ක්‍රමයෙන්ද ලියන සිරිතක් ඇත). එලෙසම මෙම බල්බ තුනට එම RGB පිළිවෙළින්ම 256, 256, 256 යන මට්ටම් තුන හෙවත් (256, 256, 256) ලබා දුන් විට ඉතා දීප්තිමත් සුදු ආලෝකය ලැබේවි. මේ ආදි ලෙස විවිධ මට්ටම් සංයෝජනය කිරීමෙන් මිලියන 16ට වැඩි වර්ණ පරාසයක් බිහි කළ හැකියි (පරිගණකවල හා ඩිජිටල් උපාංගවල විවිධ වර්ණයන් ලබා ගන්නේ මෙලෙස එක් එක් ප්‍රාථමික වර්ණයන් විවිධ අනුපාතවලින් නිකුත් කිරීම තුළිනි).

ඩයෝඩයයේ එක් එක් අග්‍රයට (පොදු අග්‍රයට නොව) විවිධ මට්ටම්වලින් ධාරාවන් යැවීමට සිදුවන බැවින්, මෙවැනි ඩයෝඩ හැමවිටම වාගේ මයික්‍රොකන්ට්‍රෝලර් පරිපථයකට සම්බන්ධ කෙරේ. එවිට ප්‍රෝග්‍රෑම් එකකට අනුව විවිධ වර්ණයන් ඉන් ඉපැද්දවේවි.

Flashing LED

මෙයද අග්‍ර දෙකක් සහිත එල්ඊඩී එකකි. එහෙත් මෙහි ආලෝකය නිරන්තරයෙන්ම දැල්වෙමින් නිවෙමින් පවතිනවා (ෆ්ලෑෂ් වෙනවා). සමහරවිට එක් වර්ණයක් පමණක් තිබිය හැකියි. එවිටම පැකේජය තුළ ඇත්තේ එක් එල්ඊඩී බල්බයකි. සමහරවිට වර්ණ කිහිපයක් නිවි නිවී දැල්වෙනු ඇත. මෙවිට පැකේජය තුළ වර්ණ කිහිපයකින් කුඩා බල්බ කිහිපයක් ඇත. මීට අමතරව, ඇත්තටම මෙහිදී බල්බය දැල්වීමට හා නිවීමට මල්ටිවයිබ්‍රේටර් ලෙස හැඳින්වෙන ඉතාම සරල පරිපථයක් බල්බය තුළම සාදා තිබෙනවා ඇසට පෙනෙන්නේ නැති තරමට කුඩාවට. මෙම හපන්කම සිදු කරන්නේ එම පරිපථය විසිනි (මල්ටිවයිබ්‍රේටර් හා දෝලක ගැන පසුවට කතා කරමු). ඒ කියන්නේ පිටතින් තනි එල්ඊඩී බල්බයක් ලෙස ෆ්ලෑෂිං එල්ඊඩී එක පෙනුනත්, එය බල්බයක් හෝ බල්බ කිහිපයක් අඩංගු කුඩා පරිපථයකි.