Kemistit ja fyysikot lupaavat sävykkäämpiä, kestävämpiä ja uuden muotoisia lamppuja.

TEKSTI:Jon Trux


Sisältö jatkuu mainoksen alla

Kemistit ja fyysikot lupaavat sävykkäämpiä, kestävämpiä ja uuden muotoisia lamppuja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä

1/2001.

Thomas Alva Edisonin keksimä hehkulamppu on palvellut meitä luotettavasti yli sata vuotta, mutta nyt sen on ehkä aika väistyä. Kemistit ja fyysikot kehittävät parhaillaan uusia valonlähteitä, joilla on tarkoitus korvata perinnäiset lamput kotona, autoissa ja kaduilla.





Tampereelta huippunopeutta valodiodeihin

Puolijohteisiin perustuvien valonlähteiden kehitys on parin viime vuoden aikana ollut hyvin voimakasta, kertoo professori Markus Pessa. Hän kehittää huippunopeita valodiodeja Tampereen teknillisen korkeakoulun Optoelektroniikan tutkimuskeskukses-sa.

Tampereella kehitettävät valodiodit on tarkoitettu lähinnä tietoliikenteeseen, mutta alan kehitys tuottaa ennen pitkää myös valaistukseen sopivia ratkaisuja.

- Valodiodit tulevat myös koteihin, Pessa lupaa. - Onhan niitä jo liikennevaloissakin. Kävin hiljattain Pekingissä, missä näin valodiodeilla toteutetut liikennevalot. Valot olivat selvät ja kirkkaat suorassa auringonpaisteessakin - tosin vihreä oli korvattu sinisellä, koska kirkas vihreä on valodiodin väreistä vaikein.

Kotona kuitenkin pitäisi olla valkoista valoa, vai kuinka?

- Kyllä sekin onnistuu, Pessa kertoo. - Valkoista valoa tuottavissa diodeissa voidaan käyttää samaa periaatetta kuin loistelampuissa: diodi itse tuottaa ultraviolettisäteilyä, mutta kun se osuu diodin päällä olevaan loisteaineeseen, saadaan valkoista valoa. Muitakin ratkaisuja on kehitteillä.

Valodiodeilla hoidettu valaistus olisi edullista energian kannalta, sillä eräissä uusissa diodityypeissä on laboratriokokeissa saatu yli puolet sähkövirran energiasta muuttumaan valoksi. Vastaavasti hukka-lämmön osuus pienenee ratkaisevasti.

Tehoa ahtaisiinkin paikkoihin

Pessa kertoo myös, että valoa voidaan ohjata ja suunnata kätevästi muovikaapeleilla. Muovi? Eivätkö valokaapelit enää olekaan lasikuitua?

Eivät välttämättä. Muovi tulee kovaa vauhtia lasista valmistetun valokaapelin rinnalle, koska muovikuitu on halvempaa, taipuisampaa ja kestävämpää kuin lasikuitu.

- Tämä on meillä Tampereellakin tähtäimessä, Pessa sanoo. - Olemme kehittäneet hyvin nopeita ja hyvin kirkkaita valodiodeja, niin että niiden teho riittää muovikaapeliin, jossa häviöt ovat suuremmat kuin lasissa.

Nopeus on Tampereella saatu aikaan niin kutsutulla kavitaatioresonanssilla, jossa valo on syntyessään kuin vankina pienessä onkalossa. Tällä tekniikalla on voitu siirtää tietoa muovikaapelissa yli 600 megabittiä sekunnissa metrin matkalla, kun tavanomaisilla valodiodeilla ylletään vain 60 megabittiin sekunnissa.

Muovikaapeli käy tietoliikenteeseen muutaman kymmenen metrin etäisyyksille, mikä riittää moniin sovelluksiin: - Ajatellaan vaikka autossa nyt olevia sähköjohtoja. Jo lähitulevaisuudessa ne korvataan muovikaapelilla, joka voidaan vääntää ahtaissa paikoissa tiukoillekin mutkille. Sitten vain tehokas valodiodi jakamaan tietoa eri puolille autoa.

Risto Varteva

Miksi aivan uutta? Eikö hehkulamppua voi parannella?

Hehkulamput ovat kookkaita, kömpelön muotoisia ja lyhytkestoisia. Lisäksi ne muuttavat sähköenergiaa valoksi tolkuttoman tehottomasti: vain viisi prosenttia hehkulangan kuumentamiseen käytetystä energiasta saadaan käyttöön valona.

Uusi loisteputki on ohut ja kestää pitkään

Hehkulamppujen tilalla on käytetty myös loistelamppuja, joiden hyötysuhde on jo paljon parempi: jopa puolet sähköenergiasta saadaan loisteputkessa valoksi. Loisteputket myös kestävät pidempään kuin hehkulamput.

Mutta loisteputkillakin on huonot puolensa. Niiden valo on usein räikeää, putken syttyminen saattaa kestää monta sekuntia, putket voivat välkkyä ja monissa loisteputkissa käytetään myrkyllistä elohopeaa.

Tosin käytössä on jo monen kokoisia ja muotoisia putkia, joiden valo on pehmeää ja melkein vastaa päivänvaloa. Parantamisen varaa silti on.

Siemens onkin kehittänyt aivan uuden loisteputkityypin, jolle on annettu nimeksi Planon. Se on vain sentin paksuinen, ja sen sisällä on ympäristölle harmitonta ksenonkaasua. Putken käyttöiäksi luvataan yksitoista vuotta.

Koska Planon on ohut, se on helppo kiinnittää huoneen kattoon tai seinään - ja tietysti myös ulkotiloihin. Toinen etu aiempaan verrattuna on, että Planonin antaman valon värisävyä voi muuttaa. Tulevaisuuden kodissa valaistus voi päivän mittaan mukautua ulkovalon sävyiseksi.

Huippu-uutuudet valodiodeista

Ehkä merkittävimmät uudistukset tulevat kuitenkin täysin uudesta valaistustekniikasta, jossa käytetään valodiodeja. Valodiodit ovat puolijohteita, jotka alkavat lähettää valoa, kun niihin johdetaan sähkövirta. Niitä on jo pitkään käytetty muun muassa taskulaskimien ja monien kodinkoneiden numeronäytöissä.

Valodiodi voi olla kooltaan vain muutamia millimetrin kymmenesosia. Valmistus on helppoa, ja diodi kestää pitkään. Hyötysuhde on toistaiseksi vain 10 prosenttia, mutta insinöörit uskovat voivansa nostaa sen kaupallisissa tuotteissa 30 prosenttiin.

Valodiodeista saatiin aluksi vain värillistä valoa, yleensä punaista tai vihreää. Nykyisin on saatavilla myös keltaisia, kellanpunaisia, sinisiä ja valkoisia valodiodeja. Eräissä autoissa käytetään väriä vaihtavia valodiodeja, jotka antavat käskyn mukaan joko punaisen varoitusvalon tai keltaisen huomiovalon.

Valodiodit voidaan muotoilla käytön mukaan. Niistä voidaan tehdä niin ohuita ja taipuisia, että ne kelpaavat kodin sisustukseen.

Kävi tuotekehittelyssä niin tai näin, yksi asia on varma: joskus kymmenen vuoden kuluttua hehkulamput ovat yhtä vanhanaikaisia kuin öljylamput nykyisin.

Jon Trux on uutis- ja kuvatoimisto Science Photo Libraryssa työskentelevä tiedetoimittaja.


 

Sisältö jatkuu mainoksen alla