Tässä blogikirjoituksessa tarkastellaan valaistustekniikan kehitystä, erityisesti muutosta hehkulampuista LED-valaistukseen, miten se on vaikuttanut elämäämme ja ympäristöön ja mitä tulevaisuus tuo tullessaan.
Hehkulampun keksintö oli enemmän kuin pelkkä teknologinen läpimurto. Thomas Edisonin vuonna 1879 keksimä hehkulamppu ei ollut vain työkalu pimeyden valaisemiseen, vaan innovaatio, joka muutti perusteellisesti tapaa, jolla ihmiset käyttävät sähköä. Hehkulamppujen tulo loi uuden sosiaalisen rakenteen, joka mahdollisti yötoiminnan kaikkialla maailmassa, ja yhdessä teollisuuden kehityksen kanssa se johti kaupungistumisen kiihtymiseen. Monien vuosien ajan keksimisen jälkeen hehkulamppu oli olennainen valaistuslaite kodeissa ja julkisissa tiloissa, ja sitä käytettiin laajasti Etelä-Koreassa 1980-luvulle asti.
Hehkulamppujen toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Mikä tahansa aine, jonka absoluuttinen lämpötila on yli 0 celsiusastetta, lähettää sähkömagneettisia aaltoja, ilmiö tunnetaan lämpösäteilynä. Hehkulamput käyttävät tätä lämpösäteilyä valon tuottamiseen. Hehkulampun keskellä on ohut putki, jota kutsutaan volframista tehdyksi filamentiksi, ja kun polttimoon johdetaan voimalaitoksen sähköenergiaa, se lämmittää hehkulangan ja käyttää lämpösäteilyn lähettämää valoa sen valaisemiseen. Hehkulamppujen haittapuolena on kuitenkin se, että vain 5 % syötetystä sähköenergiasta muuttuu valoenergiaksi ja loput 95 % energiasta haihtuu lämmön muodossa, mikä johtaa alhaiseen hyötysuhteeseen, ja suuri määrä lämpöenergiaa nostaa huoneen lämpötilaa tarpeettomasti. Jos menet vanhaan maalaistaloon tai rakennukseen, näet usein hehkulamppuja, minkä vuoksi niiden alla istuessa voi tuntua kuumalta.
Sellaisenaan hehkulamput olivat tärkeä keksintö historiassa, mutta niiden rajoitukset johtivat pian uusien teknologioiden tarpeeseen. Loistelamput luotiin ratkaisemaan alhaisen energiatehokkuuden ongelma. Toisin kuin hehkulamput, loistelamput eivät tuota valoa lämmöllä, vaan höyryn purkauksella. Loistelampun lasiputki sisältää pienen määrän elohopeahöyryä ja argonkaasua, joka on helppo purkaa. Kun jännite kohdistetaan loistelampun kummallakin puolella oleviin elektrodeihin, elektronit vapautuvat ja törmäävät lasiputken elohopeaatomeihin. Jokaisessa atomissa on ydin, jonka keskellä on protoneja ja neutroneja ja jonka ympärillä kiertää elektroneja. Kun hiukkanen osuu siihen, sen ympärillä kiertävät elektronit jännittyvät tilapäisesti ja kiihtyvät. Luonnossa kaikella aineella on taipumus pysyä mahdollisimman vakaana, esimerkiksi vesi virtaa aina korkeammalta alemmalle tasolle. Myös kiihtyneet elektronit haluavat palata lepotilaansa, jolloin ne luovuttavat törmäyksestä saamansa energiaa valon muodossa. Säteilevä valo on ultraviolettialueella, joten se on näkymätöntä silmillemme. Sisäpuolelle levitetty fluoresoiva materiaali kuitenkin reagoi ultraviolettisäteilyn kanssa ja lähettää valoa näkyvällä alueella, jota voimme käyttää. Hehkulamppuihin verrattuna loistelamput lähettävät kirkkaampaa valoa, kestävät kaksi kertaa kauemmin ja kuluttavat vain 25-35 % hehkulamppujen sähköstä, mikä voi säästää rahaa sähkölaskussasi. Haittapuolena on kuitenkin, että ne kuluttavat paljon energiaa käynnistykseen ja sammuttamiseen ja välkkyvät päälle kytkemisen jälkeen. Olemme kaikki käyneet koulussa välkkyvien loistelamppujen alla joskus. Lisäksi jos loistelamppu hajoaa, sisällä oleva elohopeahöyry voi vapautua, mikä voi vaarantaa terveyttämme ja aiheuttaa myöhemmin ympäristöongelmia.
LED-valaistus, joka tunnetaan myös seuraavan sukupolven valaistuksena, on äskettäin esitelty, ja se tarkoittaa Light Emitting Diode -valoa. Puolijohde on materiaali, jolla on johtimen ominaisuudet, joka sallii virran kulkea sen läpi vain tietyissä olosuhteissa. Puolijohde on rakenne, jossa positiivisesti varautunut aine ja negatiivisesti varautunut aine ovat sitoutuneet toisiinsa, ja kun siihen kohdistetaan jännite, elektronit liikkuvat ja kitka tuottaa energiaa, joka muuttuu valoenergiaksi ja lähettää valoa, mitä LEDit tekevät. Puolijohteen materiaalista ja rakenteesta riippuen LEDin lähettämän valon väriä voidaan säätää. Itse asiassa ledejä on käytetty älypuhelimissa, televisioissa, liikennevaloissa, näytöissä jne. pitkään, ja vasta viime aikoina niitä on käytetty kodin valaistukseen. LED-valot ovat erittäin tehokkaita, ja ne muuttavat noin 90 % sähköenergiasta valoenergiaksi, joten ne voivat säästää rahaa sähkölaskussasi, vaativat vähän huoltoa ja ovat puolipysyviä, ja ne kestävät noin 20 vuotta asennuksen jälkeen. Ne ovat myös ympäristöystävällisiä, koska ne eivät käytä raskasmetalleja, kuten elohopeaa, mikä on suuri etu loisteputkivalaistukseen verrattuna. LED-valaistustekniikkaa ei kuitenkaan ole vielä täysin kaupallistettu, ja sen asentaminen voi olla kallista. On myös huolestuttavaa, että LEDien sininen väri voi vaikuttaa haitallisesti näköhermoon.
Etelä-Koreassa hehkulamppujen valmistus ja tuonti on ollut kiellettyä vuoden 2014 alusta lähtien. Hehkulamppuja löytyy edelleen kahviloista, ruokakojuista ja muualta, mutta ne katoavat pian. Ja lähitulevaisuudessa LED-tekniikan kehitys antaa meille mahdollisuuden ostaa LED-valaisimia, jotka voivat voittaa nykyiset puutteensa halvemmalla, ja maailmaa valaisee LED-valojen valo. Valaistustekniikan kehitys ei tarkoita vain energiatehokkuutta, vaan se kehittyy myös ottamaan huomioon sen vaikutukset jokapäiväiseen elämäämme ja ympäristöön. Se ei ole vain lampun vaihto, vaan jatkuva haaste ja innovaatio ihmiskunnan pyrkiessä parempaan elämänlaatuun.
