Av og til skjer det en fundamentale endringer i teknologien vi benytter til et formål. Belysning har vært gjennom mange, men det er tre som stikker seg fram:
Den eldste er selvfølgelig lys fra brennende hydrokarboner som olje og stearin. Stearinlyset inspirerte også målestokken for måling av lysintensitet; candela. I dag bruker vi oftest å måle den totale lysmengden fra en kilde i lumen.
Det elektriske lyset i form av glødelamper var en revolusjon på slutten av 1800-tallet, men utviklingen de neste mer enn hundre årene var ikke mye å rope hurra for. En 60 watt lyspære i standardutgave produserte 806 lumen. Likevel var det en forbedring i effektivitet på rundt 30 ganger målt med lysutbytte/energiforbruk fra brennende hydrokarboner. Glødelampen var et mer enn hundre år gammelt kvantesprang. Faktisk bokstavelig talt.
I forrige århundre fikk vi en lang rekke nye, mye mer effektive teknologier for å konvertere strøm til lys, som lysstoffrøret og utladningslamper.
De siste årene har vært preget av en voldsom fremvekst av LED-basert lys, som har skjøvet de fleste andre i bakgrunnen.
Årsakene er mange, men svært høy virkningsgrad kombinert med nye måter å tilpasse belysningen, har vært viktige drivere. I tillegg til raskt fallende pris, selvfølgelig.
Lysteknolog
Vi har snakket med teknologidirektør George Yanni i Signify, tidligere Philips Lightning, om LED-utviklingen og hva som driver dette feltet videre.
– På kort tid har vi sett en stor forbedring i teknologien og virkningsgraden til LED. Da vi introduserte den første LED-baserte lyspæra med samme lysutbytte som en 60 watt glødelampe i 2014, var den på 12 watt. I dag får vi dette utbyttet med 8,5 watt. Vi har demonstrert et utbytte på 200 lumen/watt i laboratoriet og teoretisk kan vi oppnå nærmere 300, men i praksis vil nok den videre reduksjonen i lysutbytte per watt flate ut fra nå av, sier han.
Resultatet er at lys, som en gang brukte rundt 40 prosent av all strømproduksjon, nå står for mindre enn 5 prosent.
Hydrogen-prosjekter: – I dag er verken tilbud eller marked på plass
Dyrere
Å øke lysutbyttet mer krever veldig god kontroll på temperaturen. Diodene må holdes kjølige og da blir kjøleelementene større, og dyrere.
Han viser til at industrien gjerne deler dioder i tre klasser, fra dem med lavt utbytte per mm2 til dem med veldig høyt. De med mindre lumen per flateenhet vil fortsett å utvikle seg og de som i dag er i mellomklassen vil etter hvert havne i den høyeste klassen, men deretter stopper det opp. Skal man få mer ut av lysdiodene går det også ut over fargegjengivelsen. Det er de grønne diodene som etter hvert kan presses opp til 300 lm/W.
– Skal du lage hvitt lys, må det være et jevnt spekter som ikke mangler fargekomponenter, sier han.
Å gjennomføre alle klimatiltak i Norge vil øke kraftprisen med opp til ti øre
LED for fremtiden
Yanni tror LED er en teknologi vi kommer til å ha i veldig mange år fremover. Det forskes på andre konsepter, men lysdioder har vist seg som en svært effektiv måte å direktekonvertere elektrisk strøm til en strøm av fotoner.
Lysstoffrør kommer vi likevel til å ha i mange år framover, og det har med formfaktoren å gjøre. Det er fremdeles en effektiv og billig måte å lage lys med høyt utbytte, men det krever spesielle armaturer som ikke er spesielt godt egnet til LED, selv om det finnes mange LED-baserte lysrør.
– Det vil være enklere bytte ut alt sammen. Det er ikke alle ballastsystemer som er egnet til konvertering, sier han.
En annen stor lyskilde er utladningslamper som brukes til vegbelysning.
– Dette er en veldig energieffektiv belysningsteknologi, men på sikt vil den tape mot LED på grunn av levetid og lyskvaliteten i form av gjengivelsen av det synlige spekteret, sier han.
Det hvite lyset
Det finnes ikke noe slikt som en hvit lysdiode. For å lage hvitt lys må man bruke mer enn en selve lysdioden. De fleste hvite LED-lamper benytter en blå lysdiode belagt med en fosforblanding som konverterer mye av lyset til andre frekvenser som gult og rødt.
– Det å bruke blått LED-lys er den mest energieffektive måten å lage lys på. Røde lysdioder krever mer energi, men det finnes noen som lager hvitt lys på denne måten også, sier Yanni.
Det er ikke denne måten å lage lys Signify er mest kjent for. Deres Hue-serie er mest kjent for å kunne variere lyset gjennom hele det optiske spekteret inklusive hvitt lys.
– I de fleste pærene våre benytter vi fem ulike lysdioder. En rød, en grønn, en blå, en varmhvit på 2700 Kelvingrader og en kjølig hver på 4000 Kelvingrader. Det vil si at to av lysdiodene benytter fosforkonvertering, men da får vi et veldig bra lysspekter, sier han.
Godt nytt for klimaet: Alger kan leve med minimalt sollys
Det ideelle lyset
Det ideelle hvite lyset Signify sikter mot er dagslys - eller å kunne gjengi det vi har i dagslys. Halogenpærer har også et slikt kontinuering spekter, gjerne definert som en CRI - Color Rendering Index - på 100.
– Det er kanskje ikke så rart. Både solen og glødetråden sender ut lys basert på samme prinsipp; varme, sier han.
Men i praksis er behovene ikke alltid perfekt hvitt lys. I supermarkeder ønsker man et kjøligere lys, og når man skal holde seg våken ønsker man å øke mengden lyseblått, altså cyan, i lyset.
– Blått lys virker godt mot depresjoner som mange får i den mørke årstiden. Mange får også søvnproblemer når de ikke opplever nok dagslys, eller de frekvensene i dagslyset hjernen trenger for å få balanse hormonene som styrer døgnrytmen.
Selskapet har utviklet lyskilder som gjør folk våkne, både til privat bruk og i kontormiljøer.
De neste ti årene
Yanni tror de neste årene vil handle mye mer om lyskontroll enn om bedre lyskilder.
– Vi har gått fra lysbrytere til dimmere, men nå bør vi automatisere lyskontrollen. Vi må sørge for at lyset automatisk er optimalt og justert etter tiden på døgnet. Vi må balansere spekteret gjennom døgnet slik at folk blir mer våken når de skal være det og ikke ødelegge nattesøvnen med for mye blått lys. Lys vil bli en del av de smarte hjemmet, og det vil nok skjer raskere enn med andre IoT-dingser som kommer. Lys er noe vi skjønner og har et forhold til. Integrasjonen mot talestyring blir viktig. Energibruk og sikkerhet vil også være viktig i planleggingen av belysning.
Yanni har også et råd til alle som bruker gamle dimmere til å justere LED-lys. De bør bytte til digitale LED-dimmere. Gamle dimmere reduserer ikke strømforbruket i takt med lysstyrken og de kan gjøre at lysdiodene flimrer.
Hydrogen-stopp: – Det dras i bremsen i flere land
