Valoa pimeyteen

hehkulamppu

Hehkulamppujen maahantuonti ja myynti kiellettiin EU-alueella 1. syyskuuta 2012 Lähde: flickr

Tässä vaiheessa syksyä päivän pituus jo uhkaavasti lyhenee. Luonnonvaloa riittää Suomessa sijainnista riippuen vielä 14 -15 tuntia vuorokaudessa, mutta vääjäämättä lisävalaistus alkaa olla tarpeen Auringon laskiessa taivaanrannan taa.

Yleisen käsityksen mukaan hehkulamppua vaihtamaan tarvitaan lauma byrokraatteja. Lampunvaihtopolitiikasta keskustelu harvoin kuitenkaan tuo varsinaisesti valoa pimeyteen. Puntarissa painaa lampunvalmistajien näkemys sekä aiheellinen huoli sähkönkulutuksesta ja ympäristöstä. Joskus tässä sekamelskassa tuntuu, että jopa teologinen näkökulma aiheessa olisi tarpeen, että saataisiin oikeaoppinen käsitys kirkkaudesta ja matkasta valoa kohti.

Hehkulampun toimintaperiaate perustuu tyypillisesti alipaineistetun ja inertillä suojakaasulla täytetyn lasikuvun sisään sijoitetun kaksoiskierteelle kierretyn wolfram-langan kuumentamiseen sähkövirralla valkohehkuiseksi. Oikein rakennettuna hehkulamput ovat suhteellisen pitkäikäisiä ja edullisia valmistaa. Aikoinaan itäsaksalaisille Narva-hehkulampuille luvattiin jopa 2000 tunnin käyttöaikoja. Tässä valossa tuntuu joskus erikoiselta, että nykypäivän teknologialla hehkulamppujen kestoaikaa on saatu kavennettua 1000 käyttötunnin tienoille.

Hehkulamppua tulee ensisijaisesti ajatella säteilylämmittimenä, sillä lämpösäteilyn ja lähi-infrapunan osuus ainakin perinteisissä hehkulampuissa on lähes 95 % luokkaa. Käyttöä puoltaa nopea toiminta-aika, luonnonmukainen värispektri, myrkyttömyys ja soveltuvuus talviaikoina jossain määrin myös huoneistojen lämmittämiseen. Haittana on kuitenkin suuri energiankulutus, jos tilannetta tarkastellaan vain yksinomaan valaistuksen kannalta.

Perinteiset loisteputket ja uudemmat pienoisloisteputket (energiansäästölamput) ovat plasmapurkaukseen perustuvia valaisimia. Virtakatkaisijaa painettaessa lampun sytytin kytkee oikosulkuvirran lampun kuristimen ja putken päissä olevien vastuslankojen läpi. Tämä sytytystilanne kuumentaa putken sisällä olevaa jalokaasua ja höyrystää elohopeaa alentaen tarvittavaa sytytysjännitettä. Hetkeä myöhemmin sytytinkärkien jäähtyessä ne avautuvat ja kuristimeen varastoitunut magneettikenttä purkautuu nopeasti sähköpurkauksena loisteputken sisällä ja saa lampun syttymään.

Lampun jo palaessa sytytintä ei tarvita. Plasmapurkauksen sammuessa virtapiiri katkeaa, jolloin kuristinkelaan varastoitunut energia sytyttää sen nopeasti uudelleen. Tämä kaikki tapahtuu niin nopeasti, että vain todella tarkkasilmäinen havainnoija voi nähdä hienoisen värinän loisteputken valossa. Lisäksi kuristimen tarkoituksena on toimia eräänlaisena vaihtovirtavastuksena sähköpiirissä, sillä plasma erittäin hyvänä sähkönjohteena nostaisi lampun läpi kulkevan sähkövirran aivan liian korkeaksi ja tuhoaisi sen.

Pienemmissä energiansäästölampuissa lampulle syötettävä verkkovirta toteutustavasta riippuen ensin tasasuunnataan, taajuutta nostetaan joihinkin kymmeniin kilohertseihin ja virtaa rajoitetaan lampun sisällä olevan elektroniikan tai kuristinkelan avulla. Korkeampi taajuus vaikuttaa suotuisasti jalokaasun ja elohopeahöyryn sähköisiin ominaisuuksiin (permittiivisyyteen ja permeabiliteettiin), jolloin lamppu tuottaa säteilyä paremmalla hyötysuhteella ja lampun välkyntä ei ole enää niin hyvin silmin havaittavissa.

Loisteputken elohopean säteilyspektri sijaitsee UV-alueella, joten elohopeapurkauslamppujen sisäpinta päällystetään fosforilla tai muilla ultraviolettisäteilyä näkyväksi valoksi fluoresoivilla materiaaleilla. Kuitenkin voimakkailla energiansäästölampuilla, jos niitä käyttää pitkiä aikoja tuulettamattomassa tilassa, voi jopa havaita ilmassa pienoisen otsonin tuoksun.

LED-tekniikka juontaa juurensa elektroluminesenssiin, missä sähkökentässä kiihdytetty varauksenkuljettaja kykenee säteilemään valoa suurtaajuisessa sähkökentässä, tai jos tasavirta kulkee kahden elektronegatiivisuudeltaan erilaisen aineen läpi. Elektroluminesenssia tapahtuu itse asiassa kaikissa puolijohteissa, mutta tietenkään tavallisen puolijohdediodin tuottamaa infrapunan aallonpituutta ihmissilmä ei kykene havaitsemaan. Tarvitaan erityiset materiaalit ja seosaineet, että aallonpituus saadaan näkyvän valon alueelle. Tässä kehitystyössä hyötysuhteen nostaminen on mitä verisintä kilpailua.

Elektroluminesenssi on yksi alalaji luminenssi-ilmiöistä, joita voi sopivissa olosuhteissa nähdä myös luonnossa. Bioluminenssia esiintyy yllättävän korkealla hyötysuhteella lusiferiinin hapettumisreaktiossa esimerkiksi kiiltomadoissa ja tulikärpäsissä. On arveltu, että jopa 90 % syvänmeren eliöistä vilkkuu tai välkkyy jollain tavoin.

Luonnon omissa mekanismeissa tuottaa valoa lieneekin vielä paljon opittavaa.

Lähteet:

How do LEDs work?
A little physics; a little basic semiconductor theory
http://www.mikewoodconsulting.com/articles/Protocol%20Spring%202009%20-%20How%20do%20LEDs%20Work1.pdf

Bioluminenssi
http://www.seepia.org/html/seepia3/bioluminesenssi/bioluminesenssi.shtml

The Fluorescent Lamp: A plasma you can use
http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wfluor.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Electroluminescent_wire

http://en.wikipedia.org/wiki/AMOLED

Tämä kirjoitus kuuluu kategoriaan Huomioita säästä. Tagit: , , , . Pysyvä linkki.

8 vastausta kirjoitukseen

  1. Nimierkki sanoo:

    Monenkohan watin hehkulamppuja ne DDR:ssä valmistetut Narva-lamput olivat? Toki nykyäänkin saadaan tehtyä vaikka 100 000 tuntia kestäviä hehkulamppuja kun laitetaan vaan vahvempaa wolfram-lankaa. Sähkönkulutus on tietysti suurempi, jos halutaan sama valaistusteho

    • Mika Toivonen sanoo:

      Pikaisella kuvahaulla ainakin 40 w Narva-hehkulampun onnistuin hakemaan. Tämä nyt ei tietysti valaistustehosta kerro paljoakaan. Lumen-arvo olisi oleellisempi tieto. http://www.flickr.com/photos/7891209@N04/3383688503/

      Toki nykyisissä lampuissa hehkulankaa paksuntamalla ikää saisi lisää. Vaihtoehtoisesti voi kokeilla rajoittaa hehkulampulle menevää virtaa, jolloin se toki palaa hiukan himmeämpänä ja spektriltään punertavana.

  2. Allu sanoo:

    Näkee nyt aika usein illalla, kun aurinko laskee niin kaukana on punartava taivas. Se on todella hieno. :)

    • Mika Toivonen sanoo:

      Näinhän se. Jos ilmakehää ei olisi, näkisimme puhtaanvalkoisen Auringon laskevan horisonttiin. http://www.atoptics.co.uk -verkkosivulle on kerätty hienoja kuvia ilmakehän optisista ilmiöistä.

      • Allu sanoo:

        Olisiko se silmille vaarallinen, voisiko simäat sokeutua siitä puhtaan valkoisesta väristä? :)

  3. Tuomas sanoo:

    ”Haittana on kuitenkin suuri energiankulutus, jos tilannetta tarkastellaan vain yksinomaan valaistuksen kannalta.”

    Niin. Kun Suomessakin lähes puolet tloista lämpiää sähköllä, niin tälläinen tarkastelutapa on tarkoitushakuista propagandaa ja loppujenkin kulutuksesta sauna, jääkaappipakastin sekä TV muodostavat valtaosan, valaistuksen hukkuessa desimaaleihin.

    Se, että Philips osti direktiivin suoraan komissiolta, jää yleensä myös mainitsematta kun tekosyitä etsitään. Niin tässäkin, miksiköhän?

    Ja se, että jo nyt on käytännössä havaittu että ns. energiansäästölamput eivät kestä edes niin pitkään kuin hehkulamput kestivät ja siis käyttökustannus on moninkertainen.

    Eikä tässäkään vielä kaikki: Ilmoitettu sähkönkulutus on vain murto-osa todellisesta koska ns. energiansäästölamppu on lähes puhtaasti induktiivinen kuorma ja jokaisen ilmoitettu energiankulutus perustuu pelkkään resistanssin mittaamiseen.

    Todellisuudessa tehonkulutus onkin lähes sama kuin hehkulampulla jos valoteho on sama ja säästö perustuukin kokonaan siihen että pudotetaan valotehoa roimasti, puhtaasti näennäisillä vastaavuuksilla: Todellisia valotehojahan ns. energiansäästölampuista ei koskaan ilmoiteta.

    Monet sähkölaitokset ovatkin jo ilmoittaneet nostavansa sähkön hintaa roimasti koska induktiviinen kuorma on lisääntynyt niin paljon että sitä joudutaan erikseen kompensoimaan sähkölaitoksella ja tämä kuorma myös valuu kokonaan sähkömittarin ohi: Käytännössä siis hehkulamppujen käyttäjät maksavat ns. energiansäästölamppujen käyttäjän sähkölaskusta ison siivun, korotettuina hintoina.

    Valokuvaajalle ns- energiansäästölampun vahvasti sinisävyinen valo tekee sisäkuvaamisesta kovin hankalaa, valkotasapainoautomaatit eivät vielä ymmärrä loisteputkea joka ei olekaan loisteputken värinen: loisteputken väri kun on standardoitu.

    • Mika Toivonen sanoo:

      Jeps, hyvä kommentti! Tarkoitus ei ollut kritisoida hehkulamppua muilta osin, kuin että varsinaisessa valontuotannossa se käyttää energian pääosin infrapunan aallonpituuksille. Hehkulampunkin tuoma lämpö on tietysti hyödyksi lämmityskautena erityisesti sähkölämmitteisessä talossa, missä kylmien valaisimien lämmönpuute pitää kuitenkin korvata jotenkin.

      Kuten myös totesit, sähköverkkoa pitäisi ajatella värähtelypiirinä, missä impedanssisovituksen voisi tehdä verkkoon liitettäviin laitteisiin. Osassa kompensoivan kapasitiivisen kuorman tuova kondensaattori ehkä on, hehkulampuissa tätä ei tarvita lainkaan, mutta lamppu- ja muiltakin laitevalmistajilta olisi syytä vaatia pakkausmerkintöihin ”wattitehon” lisäksi cos(fii) lukema loistehon suhteesta ja valaisimen lumen-arvo.

      Ehkä kompensoivaa kapasitiivista kuormaa voisi tuottaa itsekin. Ehkä sähköyhtiöltäkin olisi syytä näin etäluettavien sähkömittareiden aikana vaatia hieman tarkempaa statistiikkaa myös loistehon määrästä, kun ovat moisen härvelin sen kummemmin kyselemättä seinään ruuvanneet.

  4. Metsänpeikko sanoo:

    Mulla on energia lamppu ollu jo vuosia , sen etu on pieni sähkönkulutus eli n.11 w Joka vastaa n. 40 watin vanhaa lamppua. Mutta myös ettei hajoa talvella kylmän ilman virratessa sisään kun ovea aukoo ja siivoaa. Mulla kun on oma sähkö aurinkopanelilla nin ei tyhjene akut.

    Mutta kyllä kynttilät on aina kivoja ne lämmittää kanssa. Kruunu kynttilät on aika valasevia .

    ulkona soihdut ja joskus jätkänkynttilät antaa kivasti valoa myös…ja nuotiokin jonka äärellä on kiva syödä pitkälle syksyyn.

    Peili taustalla olevat kynttilät antaa kivasti valoa ja erilaiset ja väriset lasi kynttilän jalat onhan se tunnelmaa takan äärellä jossa lasi …

    oisin liittänyt kuvan mutta ei kopioitunu peilistä jossa 9 lämpökynttilän jalat.

    Infrapuna on vissiin toi mun punaiset lasit ja peili taustalla myös punaisia… niitä saa edullisesti sekatavaramyymälistä ja halpahalleista.

Forecan blogissa on käytössä kommenttien esimoderointi eli blogin ylläpitäjän on hyväksyttävä kommentti ennen kuin se näkyy blogissa. Kommentteja käydään läpi toimistotyöajan puitteissa.

Blogin keskusteluun voi osallistua asiallisilla, aiheeseen liittyvillä ja toisia kunnioittavilla kommenteilla. Viestejä voidaan jättää julkaisematta ylläpidon harkinnan mukaan, esimerkiksi jos viesti on loukkaava, ei liity blogin aiheeseen, sisältää selkeää tahallista provosointia tai on muutoin asiaton.