Kelvotonta tekniikkaa

Vanha kunnon hehkulamppu on jo suunnilleen lopettelemassa yli 150-vuotista palvelustaan ihmiskunnan hyödyksi. Tilalle tuli ensin pienoisloistelamppu (CFL – compact fluorecence lamp), jokaa hyvin nopeasti sai väistyä LED- lamppujen tieltä. Ja on syytäkin, sillä LED säästää 80 – 90% energiaa saman kirkkauden tarjoavaan hehkulamppuun verrattuna. Lisäksi sillä on häkellyttävän pitkä elinikä. Yleisesti mainitaan arvo 50 000 tuntia, kun taas hehkulampulle vakioitu elinikä on 1000 tuntia. (Tähän hehkulampun rajattuun elinikään liittyy yleinen väärinkäsitys. Totta, se on suunniteltu elinikä, mutta suunnittelu ei johdu teollisuuden ahneudesta vaan optimoinnista. Lampun tehtävä on muuttaa sähköenergia valoenergiaksi, joten optimoinnissa tasapainotetaan lampun hinta ja energian hinta. Näin tietyllä rahamäärällä saadaan mahdollisimman paljon valoa).

Takaisin LED-lamppuihin. 50 000 tunnin elinikä tarkoittaa noin kuutta vuotta jatkuvaa käyttöä. Jos lamppua poltettaisiin noin kuusi tuntia päivässä, se kestäisi ainakin 25 vuotta. Aika mahtavaa, monia kodin lamppuja ei ehkä tarvitsisi vaihtaa omistajan eliniän aikana.

Tarkastellaan nyt, mitä tuo LED-lampun elinikä tarkoittaa. Toisin kun hehkulamppu, LED-lamppu ei lopeta toimintaansa äkillisesti, vaan se hiipuu hiljalleen. Niinpä tuo 50 000 tunnin elinikä ilmenee käytännössä siten, että tuon ajan kuluttua lampun kirkkaudesta on jäljellä enää 80 % (se on muutos, jonka ihmissilmä pystyy havaitsemaan).

Lamppuja luonnehtimaan tarvitaan toinenkin luku, joka kuvaa laadun tasaisuutta. Esimerkiksi, että 70% lampuista antaa eliniän tultua täyteen vielä ainakin 80 % alkuperäisestä valomäärästä. Mutta mistä tiedämme, että lamput todella kestävät näin pitkään? Testaushan veisi enemmän aikaa kun jonkun lamppumalln kaupallinen elinkaari? Ratkaisu on kiihdytetyt elinikätestit. Elektroniikan ikääntymiseen vaikuttaa lämpötila. Siksi elinikätesteissä testataan suuri määrä laitteita korkeassa lämpötilassa.

Elinikään vaikuttaa myös sytytysten lukumäärä. Vaikka LED-lampussa ei ole mekaanisia kuluvia osia, virran kyteminen ja katkaiseminen aiheuttavat lämpötilamuutoksia, ja ne puolestaan tuottavat mekaanista stressiä komponenttien sisäisiin ja niiden välisiin liitoksiin. Vaikutus ei ole kovin suuri, ehkä tilastollisesti lamppu vanhenee muutaman tunnin per sytytys. Toisaalta tällainen kuluminen aiheuttaa äkillisen vian, lamppu pimenee kerralla.

Kuluttajapakkauksiin ei paineta elinikätietoja, ehkä siksi että ne ovat vaikeaselkoisia. Jos eliniän suuruusluokka kiinnostaa, sen voisi ajatella olevan valmistajasta riippuen 10 000 – 100 000 tuntia.

Ja nyt sitten hiukan ikävämpää asiaa. Olen havainnut, että omassa asunnossani joutuu vaihtamaan muutaman LED-lampun vuodessa. Eihän se niin pitäisi olla! Nämä lamput eivät hiivu, vaan ne joko sammuvat tai muuttuvat vilkkumajakoiksi. Syynä on liitäntäelektroniikka, joka kytkee LED-komponentit sähköverkkoon. Liitäntälaitteessa on 5-10 elektroniikan komponenttia. Tietoni elektroniikan luotettavuudesta ja ammatillinen kokemus väittävät, että tällaisen laitteen keskimääräisen vikavälin pitäisi olla useita vuosisatoja. Se ei näytä toteutuvan. Ilmeisesti luotettava LED - tekniikka pilataan kehnolaatuisella liitäntälaitteella. Jos kärjistäisin, niin varsinaiset LED – komponentit valmistetaan suurissa tuotantolaitoksissa, joissa prosessit ovat kontrolloituja ja laadunvalvonta tehokasta. Kuluttajalle menevät lamput sitten ilmeisesti kyhätään erilaisissa pajoissa, oletettavasti jossain Aasiassa.

   - - -

Tästä tuli näköjään todella tylsä kirjoitus.

Pyydän anteeksi.

Kiitos, jos jaksoit lukea tänne asti!

 

Totuus lamppuhuijauksesta on monimutkainen

Hehkulamppu on suosittu esimerkki teknologian kehityksestä. Törmäsin juuri noin vuosi sitten TV:ssä esitettyyn dokumenttiin "suuri lamppuhuijaus". Luin synopsiksen, ja tuntui siltä, että itse dokumentti voisi olla huijaus. Se esittää, että hehkulamppu on periaatteessa ikuinen (ei ole totta), ja että 1920- luvulla perustettiin kartelli, joka pakotti lampunvalmistajat rajoittamaan lampun polttoiän tuhanteen tuntiin (totta, ja sitäpaitsi kartellit ovat ikäviä, ne hidastavat kehitystä ja loukkaavat usein kuluttajan etua). Eliniän rajoituksen väitettiin olevan kuluttajan etua vastaan (ei ole totta).

Joten ruoditaan siis väitteitä hiukan pidemmälle. Edisonin suurin tekninen haaste oli saada lampun elinikä pidemmäksi. Kun se piteni satoihin tunteihin, lamppujen teollinen tuotanto tuli mahdolliseksi. Metallilankalampun tuominen markkinoille 1900-luvun alussa kasvatti lamppujen elinikää kertaheitolla. Joten alettiin pohtia, mikä on sopiva lampun elinikä. Kartellin takia ja myös kartellin jälkeen vakiolampun eliniäksi asettui 1000 tuntia.

Ja nyt hiukan ikävää kovaa faktaa. Hehkulampun elinikä ei ole rajaton, mutta sitä voidaan pidentää alentamalla hehkulangan lämpötilaa. Valitettavasti lampun antama valomäärä vähenee samalla. Koska lampun tehtävä on muuttaa sähköä valoksi, lampulla on olemassa järkevä elinikä, joka riippuu sähkön hinnasta ja lampun hinnasta. Tuo tuhat tuntia lienee lähellä järkevää elinikää, koska se säilyi myös kartellin jälkeen. Suomessa, missä sähkö on ollut halpaa, kotimainen valmistaja Airam asetti omien lamppujensa eliniäksi 1500 tuntia. Se oli järkevää suomalaisissa olosuhteissa.

Mutta ei tässä vielä kaikki. Vuosikymmeniä on kaupasta saanut ostaa myös pitkän eliniän hehkulamppuja. Teollisuus käyttää niitä paikoissa, missä lampun vaihto on hankalaa. Ei niiden ostaminen ole ollut kuluttajaltakaan kielletty. Tietysti ne ovat hieman kalliimpia. Mutta ne alkavat olla menneisyyttä, koska niiden valotehokkuus on erityisen huono. Ne kannattaa korvata laadukkailla energiansäästö- ja LED- lampuilla.

Oikeastaan lampun eliniässä on kysymys teollisuusstandardista, joka määrittelee sähkön hinnan ja lampun eliniän yhteyden. Tällaiset de-facto standardit ja ei-velvoittavat standardit ovat hyvin tavallisia. Niillä ohjataan teknologian järkevää käyttöä.

Mutta on totta, että tuotteiden valmistajat suunnittelevat tuotteilleen tietyn eliniän. Se on yksi tuotesuunnittelun tehtävä. Kovin lyhyen kestoiän suunnittelu voi olla epäeettistä vakiintuneilla aloilla, kuten valkoisissa kodinkoneissa. Jostain syystä kuluttaja on juonessa mukana, ja ostaa yleensä sen halvimman ja lyhytikäisimmän (auttaisi kyllä jos olisi saatavissa luotettavaa tuotetietoa).

Nopeasti kehittyvillä aloilla tuotteita ei edes ole järkevää suunnitella pitkäikäisiksi. Teknologian tehokkuus on silloin myös kehittymässä, ja pitkäikäiset tuotteet jäisivät vain rasittamaan kuluttajan kukkaroa ja ympäristöä.

Koko jupakasta jää käteen kaksi asiaa. Ensinnäkin, kartellit on pahoja ja niitä pitää vastustaa - jopa silloin kun kartelli on oikealla asialla. Ja toiseksi, kuluttaja ratkaisee, ja kuluttajaa pitää ohjailla sekä valistuksella että poliittisilla päätöksillä.

Lies, inc.

Ei, kyse ei nyt ole suoranaisesta valehtelusta. Otsikko vain oli liian houkutteleva (se on myös Philip K Dickin yhden romaanin nimi). Mutta tieteestä ja tekniikasta kerrotaan paljon tarinoita, jotka eivät ole ihan kohdallaan. Niiden puimisessa on oma mielenkiintonsa ja hupinsa, vaikka ei asioita tietenkään voi oikaista eikä totuutta paljastaa. Ei varsinkaan tällaisen blogin avulla. Kokonaan oma juttunsa on yleinen ja poliittinen historia, jossa kovimmat kiistat on jopa satoja vuosia vanhoja ja silti käynnissä. Mutta jätetään nyt tämä tulenarka alue, ja siirrytään viileään tieteen ja tekniikan maailmaan.

Keksikö kaikkien keksijöiden isä Thomas Edison hehkulampun? Ei nyt sentään sitä. Itse asiassa sen keksi runoilija, kemisti ja fyysikko Humphry Davy, noin vuonna 1806. Davy huomasi, että paristosta saatava sähkövirta saa ohuen platinalangan loistamaan kirkkaasti. 70 vuotta myöhemmin Edison yritti kaupallistaa platinalankahehkulampun, mutta ei onnistunut. Lampun elinikä jäi aivan liian lyhyeksi. Niinpä hän siirtyi hiililankalampun kimppuun, joka sekin oli keksitty pari vuosikymmentä aikaisemmin (katso blogini aiheesta). Tieteen harhapoluista kiinnostuneen kannattaa myös lukea "pneumaattisesta instituutista", jossa Davy puuhaili ahkerasti.

Wrightin veljekset eivät keksineet lentokonetta, eivätkä edes olleet ensimmäisiä moottorilentokoneella lentäjiä. 1880-luvulta lähtien lukuisat keksijät tekivät kokeitaan, aluksi höyryvoimalla toimivilla koneilla, ja 1900-luvulla kevyemmillä polttomoottoreilla. Wright-veljesten lento vuonna 1903 oli tietenkin merkittävä, sillä katsotaan, että he eräinä ensimmäisistä onnistuivat ratkaisemaan samanaikaisesti sekä työntövoiman että koneen ohjauksen ongelman. Alkuperäisen keksijän metsästäminen on hankalaa, pikemminkin kannattaa panna merkille itse lentokoneen keksimisen prosessi: kuinka lentämisen tekniikan ymmärrys alkoi karttua vuosikymmenien kuluessa, ja kuinka se veti puoleensa jatkuvasti kasvavan innokkaiden yrittäjien joukon.

Yleisesti kerrottu tarina väittää, että Galileo Galilei osoitti teleskoopilla tekemillään havainnoilla, että maa kiertää aurinkoa. Mutta yllättävä totuus on, että mitkään Galileon tähtitieteelliset havainnot eivät osoittaneet aurinkokeskistä maailmankuvaa oikeaksi. Ratkaiseva havainto aurinkokeskisen maailmankuvan puolesta saatiin vasta niin myöhään kuin kahden sadan vuoden kuluttua Galileon oikeudenkäynnistä. Vuonna 1838 havaittiin lähimpien kiintotähtien vuotuinen parallaksi, eli niiden näennäisen paikan hienoinen muuttuminen maapallon kiertäessä radallaan. Siitä huolimatta Galileo nähdään nykyaikaisen luonnontieteen perustajana, ja juuri hänen tuomionsa saama huomio tuhosi kirkon uskottavuuden luontoa koskevan tiedon vaalijana.

Muuten, Galileo ei myöskään tehnyt kuuluisaa koetta, jossa tykinkuula ja musketin kuula pudotettiin yhtä aikaa Pisan vinosta tornista, eikä hän myöskään keksinyt putoamisliikkeen yhtälöä. Mutta hän teki ne kuuluisiksi selostamalla niitä.

"Vain vahvimmat jäävät eloon". Ei, Darwin ei koskaan sanonut mitään tällaista. Itse asiassa Darwinin idea oli, että se kehityslinja menestyy, mikä on joustavin reagoimaan muuttuviin olosuhteisiin. Darwin ei myöskään keksinyt evoluutioteoriaa, eikä edes väittänyt mitään sellaista. Sen sijaan hän julkaisi varovaisen, mutta peripohjaisen teoksen lajinkehityksestä. Vaikka Darwin ei ollut selvillä lajikehityksen pohjana olevasta molekyylikemiasta, hän teki vahvasta todistusaineistosta täsmälleen oikeat johtopäätökset. Väite, että elämän synty ja lajien kehitys olisivat tieteelle edelleen avoimia kysymyksiä on väärä. Vain hyvin marginaalinen uskonnollisten fundamentalistien joukko luulee niin (katso toinen blogi).

Albert Einsteinin (erityinen) suhteellisuusteoria ei mitenkään käsittele kaiken suhteellisuutta. Päinvastoin, se tekee fysiikasta hyvin täsmällistä ja tarkasti määriteltävää. Einstein olisi itse halunnut käyttää nimitystä "invarianssiteoria", siis pysyvyyden tai muuttumattomuuden teoria. Mutta media päätti toisin. Einsteinin jälkeen tullut kvanttimekaniikka ei puolestaan pane fysiikkaa viralta. Maailma on edelleen hyvin mekanistinen ja hallittava, siinä mielessä kun se voi sitä olla, sillä sen rakenteellinen ja dynaaminen mutkikkuus tekevät siitä ihmisjärjelle ja insinöörille haastavan hallittavan. Mutta postmodernien ideoiden pätevyysalue rajoittuu edelleen vain filosofien kammioihin.

Sitten lähemmäs nykyaikaa. Nokia (tai Mobira) ei keksinyt matkapuhelinta. Ei myöskään Ericsson. Oikeastaan sen keksi Motorola. Ja erityisesti yhtiössä työskennelleellä tohtori Martin Cooperilla oli siinä aivan ratkaiseva rooli. Itse asiassa puhelimen kehitys sai alkusysäyksensä jo vuonna 1940, kun Motorola (silloin Galvin manufacturing) kehitti USA:n armeijalle kuuluisan "Handie talkie"- käsipuhelimen. Muista syistä johtuu, että matkapuhelin lähti laajana innovaationa vauhtiin juuri pohjoismaissa, kun ensimmäiset merkittävät automaattiset matkapuhelinverkot avattiin noin 40 vuotta myöhemmin.

Transistorin patentoi Bell- yhtiö vuonna 1948? Kyllä vaan, mutta samaan aikaan ja Bellin työstä tietämättä myös Herbert Mataré ja Heinrich Welker Saksassa. Matarén Intermetall -yhtiö esitteli ensimmäisen transistoriradion vuonna 1953, vuotta ennen Texas Instrumentsin Regency TR1 radiota. Texas Instruments ei hoksannut transistorin merkitystä - ennen kuin vasta vuosien kuluttua. Seuraava kaupallinen transistoriradio oli sitten japanilainen, Sonyn TR55, vuodelta 1955. Vasta se mullisti maailman. Sony valmisti transistorit Bellin lisenssillä, halvalla: kertakaikkinen lisenssi maksoi 25 000 dollaria. Vuonna 1959 Texas instrumentsin Jack Kilby teki ensimmäisen mikropiirin - omin luvin, koska firma ei sen arvoa älynnyt.

Mutta olin aika yllättynyt kun hoksasin, että transistori keksittiin jo ennen sotia Saksassa (patentit Lilienfeld 1928 ja Heil 1934). Mitkään oppikirjat tai katsaukset eivät sitä mainitse, mutta aikanaan elektronifysiikan opettajani Veikko Porra oli vihjannut asiasta. Ja aivan oikein, onnistuin jopa kaivamaan patentit esiin vanhojen patenttien tietokannasta.

Olen itsekin seurannut vääriä jälkiä, totta kai. Eräs esimerkki siitä: olin pitänyt ennen kaikkea USA:n sisällissotaa alkusysäyksenä moderniin koneteollisuuteen, eli koneiden tehokkaaseen sarjavalmistukseen. Onkin totta että 1860- luvulla amerikkalaiset tehtaat valmistivat aseita sarjatuotantona. Mutta tuon aikaiset työstökoneet eivät pystyneet työstämään lujia teräslaatuja. Siksi osat työstettiin meltoraudasta ja karkaistiin työstön jälkeen. Koska karkaisu muutti mittoja, osat piti hioa ja sovitella yhteen käsityönä. Se oli tehotonta ja laatu oli heikkoa. Työkaluteräksen keksiminen muutti kuvion kokonaan, ja vasta silloin tuli mahdolliseksi valmistaa vaikkapa autoja suuria määriä ja halvalla.

Edison ei ollutkaan tyhmä.

Entisen teekkarin mukaan Edison oli tosi tyhmä. Teekkari olisi kyllä älynnyt tehdä sähkölampun hehkulangan metallista!

Mutta tosiasiassa Edison noudattikin entisen teekkarin neuvoa. Maineensa huipulla hän kaipasi uusia haasteita. Hän oli jo keksinyt sellaiset pikkujutut kuin dupleks-lennättimen, fonografin, nestemikrofonin, sähkögeneraattorin ja hiilimikrofonin. Lehdistö palvoi häntä kuin Jorma Ollilaa ja sijoittajat kuolasivat hänen peräänsä. Niinpä Edison päätti panna kaasuyhtiöt polvilleen ja kehittää sähkövalon toimistoihin ja koteihin. Entisen teekkarin neuvon mukaan hän alkoi kehittää platinalankalamppua. Wall Street antoi 300 000 dollaria ja Edison perusti sähkövaloyhtiön. Hän arvioi kehitystyön kestävän pari kuukautta, ja sitten alkaisivat toimitukset.

Eihän se niin käynyt. Edison painiskeli pitkään metallilankalampun kimpussa, mutta lopulta piti myöntää homma liian vaikeaksi. Pankkiiritkin kävivät päälle ja usuttivat juristinsa kimppuun. Piti ottaa lusikka kauniiseen käteen ja alkaa kehittää hiililankalamppua, jonka muut olivat jo kehittäneet varsin pitkälle. Lopulta Edison otti nerokkuutensa, rahojensa ja juristiensa avulla niskalenkin teknologiasta ja kilpailijoistaan. Hänen lamppunsa oli selkeästi paras.

Ei sitäkään iloa kauan kestänyt. Pikkutarkasti nyhertävät saksalaiset saivat kuin saivatkin metallilankalampun toimimaan. He onnistuivat työssä joka oli liian vaikeaa, monimutkaista, tarkkaa ja tylsää kiireiselle amerikkalaiselle. Se oli hiililampun loppu, ja alkoi metallilankalampun yli sata vuotta jatkunut valtakausi.

Edison toimi aina oman logiikkansa mukaan. Hän osasi haistaa näyttäviä innovaatioita, jotka oli helppo toteuttaa. Vaikeat asiat hän yritti kiertää. Edison ei jaksanut opetella hankalaa vaihtovirtojen teoriaa. Eihän hän ollut käynyt koulujakaan. Sen sijaan hän yritti saada vaihtovirran kielletyksi. Siksi hän lopulta putosi kelkasta ja jäi tasavirtamieheksi. Myös vaihtovirtatekniikassa saksalaiset viimeistelivät pikkutarkkuudellaan ja huolellisuudellaan sen mitä amerikkalaiset panivat hätäisesti alulle.