Mutta harva tuntee Haitz'in lain. Tämä
on kertomus siitä, kuinka löysin Haitz'in lain. Aavistelin sitä
ennen kuin löysin sille nimen ja tarkan muotoilun – ja se tuotti
minulle suurta hupia.
Reilu kymmenen vuotta sitten
elektroniikan tarvikkeita myyviin kauppoihin ilmestyi valkoisia ja
ihmeen kirkkaita valodiodeja eli LED- komponentteja. Kokeilin niitä
itsekin. Pian ne ilmaantuivat myös taskulamppuihin. LED oli pitkään
ollut harmiton ja vaatimaton elektroniikan lisäke. Niitä oli
käytetty merkkivaloina ja näytöissä. Ne olivat punaisia ja
keltaisia, joskus vihreitä. Sinisen LEDin valmistamista pidettiin
lähes mahdottomana, valkoisista puhumattakaan. Joten kirkkaat
valkoiset LEDit tuntuivat melkein ihmeiltä.
Samaan aikaan olin valmistelemassa
luentoa teknologian dynamiikasta. Mieleeni juolahti, että ehkä
tässä olisi uuden innovaation itu. Aloin tutkia asiaa, ja seurasi
joitain hyvin hauskoja päiviä. Hain käsiini valaistustekniikkaa
koskevia teknologiaennusteita. Ja kas kummaa. LED puuttui niistä
tykkänään. Sitä ei katsottu varteenotettavaksi teknologiaksi.
Niinpä lisäsin valkoisen LEDin tekniset arvot näihin käyriin, ja
havaitsin, että kas vain, se haastaa jo hehkulamput.
Tarvittiin vielä toinen piste. Kuinka
tehokkaiksi LEDit voivat tulla? Tämän pisteen otin fysiikasta.
Täydellinen LED muuttaa kaiken sähkön valoksi. Mutta onko se
mahdollista? Ehkäpä on, koska puolijohteet ovat lähellä fysiikan
perusasioita. Varmuuden vuoksi pudotin tehokkuuden puoleen, ja
piirsin tämänkin pisteen valaistustekniikan käyrille. Alkoi
näyttää vahvasti siltä, että valaistustekniikan megainnovaatio
on käynnistymässä, ja se voidaan jopa ennustaa. Vuonna 2004
esittelin tämän ajatuksen ja täydennetyt valaistustekniikan käyrät
oppilailleni.
Mutta yksi asia oli arvauksen varassa:
mikä on kehityksen dynamiikka? Itse arvasin kehityksen aika
nopeaksi, koska puolijohdetekniikka on hyvin hallittu teollisuuden
ala. Mutta onko myös lamppuja ja valaisimia valmistava teollisuus valmis
lähtemään kehityksen kelkkaan? Vuosi vuodelta arvaukseni tulos
vahvistui. Valaistuksen megainnovaatio todella vyöryy eteenpäin.
Olen jo tehnyt sen päätöksen, etten osta enää yhtäkään
pienoisloistelamppua kotiini, vaan ainoastaan LED-lamppuja. Enkä ole
katunut.
Tämän vuoden alussa löysin ilmiölle
nimen. Ronald Haitz tavallaan jatkoi siitä mihin minä olin
lopettanut. Hän keräsi teollisuustilastoja ja analysoi niitä.
Tuloksena hän saattoi esitellä valodiodien kehitystä koskevan
luonnonlain, jota on alettu kutsua Haitz'in laiksi. Sen pääpiirteet
ovat: LED-komponentista saatava valovirta kymmenkertaistuu kymmenessä
vuodessa, ja tietyn valovirran tuotantokustannukset putoavat
vastaavassa ajassa 1/20 osaan. Myös valotehokkuus parantuu ja
ylittää 200 lumenia wattia kohti vuonna 2020. Valotehokkuutta
rajoittaa kuitenkin se fysikaalinen tilanne, jossa kaikki lamppuun
viety sähkö muuttuu valoksi. Tuo raja on 638 lumenia wattia kohti
550 nm aallonpituudella.
Aikaa myöten yleisölle paljastui myös
näytelmän todellinen sankari, Shuji Nakamura, ottaessaan vastaan
suomalaisen Millenium-palkinnon vuonna 2006. Myös tämä on hauska
kertomus.
Mainitsin jo, että sinisen LEDin
valmistusta pidettiin lähes mahdottomana. Mutta ei täysin. Elektroniikkainsinöörin koulutuksen saanut tohtori Nakamura tiesi, että tarvittiin puolijohde, jonka
valenssivyössä on sinistä aallonpituutta vastaava energia-aukko.
Tunnetuista puolijohteista siihen kävisi indiumgalliumnitridi.
Maailmassa on joukko yrityksiä, jotka
valmistavat fyysikoiden ja kemistien kokeissaan tarvitsemia erikoisia
aineita. Joten tilataan vaikkapa 100 grammaa indiumgalliumnitridiä.
Mutta yksikään yritys ei halunnut ainetta toimittaa. Sen
valmistaminen kun oli liian hankalaa.
Mikä nyt eteen? Moni olisi lopettanut
siihen, mutta Nakamura päätti kehittää indiumgalliumnitridin
valmistusmenetelmän. Ja loppu on sitten historiaa. (Ja se valkoinen
valo saadaan päällystämällä sinistä valoa tuottava
puolijohdesiru sopivalla loisteaineella).
Nyt menen eteiseen, ja napsautan valot
päälle. Minulla on eteisessä kauniilla lasivarjostimella
varustettu valaisin 1920-luvulta, mutta se on kovin pieni. Jos laitan
siihen isomman kuin 20 watin hehkulampun, se käy liian kuumana. Nyt
siinä on pieni 4 watin LED-lamppu, joka antaa 330 lumenin
valovirran. Se vastaa noin 35 watin hehkulamppua, ja valaisin ei ole
edes haalea!
