Čo prišlo po klasickej žiarovke?

V predchádzajúcom článku sme sa ponorili do histórie klasickej žiarovky, ktorá sa na konci 19. storočia stala symbolom pokroku. V súčasnosti je klasická žiarovka symbolom všeličoho iného, len nie modernosti.

Predaj klasickej žiarovky ako zariadenia na osvetlenie je dnes v Európskej Únii zakázaný. Žiarovka s rozžeraveným drôtikom tak bola nahradená modernejšími zariadeniami.

Hlavnou príčinou nahradenia klasickej žiarovky modernejšími technológiami bola jej energetická nevýhodnosť. Bežná žiarovka totiž na svetlo premení iba okolo 10 percent elektrickej energie. Zvyšok sa stráca vo forme tepla. Používanie bežných žiaroviek tak nie je v časoch drahých energií dobrým riešením.

Klasická žiarovka však na smetisko dejín neodišla zo dňa na deň. Na prvý pohľad by sa možno zdalo, že žiarovky boli nahradené po nejakom revolučnom vynáleze. V skutočnosti to tak nebolo. Bežné žiarovky sa z Európy vytratili až po zásahu vlád, ktoré ich zakázali. Pre ľudí mali napriek svojej energetickej nedostatočnosti množstvo výhod – napríklad cena.

Bežné žiarovky dlhé desaťročia existovali spolu s ďalšími svetelnými technológiami.

Žiarivky

Pred nástupom led technológie boli žiarivky hlavnou alternatívou bežnej žiarovky. Nešlo však o žiadnu novú technológiu. S fluorescenčnými výbojkami (časť z nich sú žiarivky) experimentovali už 90-tych rokoch 19. storočia takí velikáni svetovej vedy ako Thomas Edison či Nicola Tesla. Ani jednému z nich sa však nepodarilo uviesť túto technológiu do komerčného sveta.

Prvú proto žiarivku skonštruoval už na začiatku 20. storočia Peter Cooper Hewitt. Nápad bol z dnešného pohľadu jednoduchý. Do sklenenej trubice vohnal plyn s ortuťou a následne touto trubicou prehnal elektrický prúd. Elektrický obvod vytváral výboje. Výsledkom však nebolo viditeľné svetlo. Trubica produkovala ultrafialové žiarenie – teda neviditeľné žiarenie, ktoré je navyše pre človek aj nebezpečné.

Vedeckým orieškom tak bolo premeniť toto žiarenie na bežné svetlo. Za týmto účelom sa používa luminofór, ktorý sa nanesie na steny trubice. Luminofór býva napríklad fosfor. Peter Cooper Hewittovi sa však túto technológiu nepodarilo doviesť do použiteľnej podoby. Jeho žiarivka produkovala modro-zelené svetlo. Takéto zariadenie si tak zjavne ťažko hľadalo uplatnenie. Bol to práve fosfor, ktorý Hewitt nepoužil.

Vedci objavili jeho možnosti až po prvej svetovej vojne. Európski vedci robili množstvo experimentov s neónovými trubicami pokrytými fosforom. Vývoj sa posunul výrazne vpred. Z praktického hľadiska však malo význam niečo iné. A to druhá svetová vojna. V roku 1939 vedci demonštrovali americkej armáde možnosti fluorescenčných zdrojov svetla na Expe v New Yorku. Armáda okamžite pochopila, aký význam má táto nová technológia. Fluorescenčné výbojky boli energeticky omnoho účinnejšie ako bežné žiarovky. Za bežných okolností by možno energetickej účinnosti armáda nevenovala veľa pozornosti, ale blížila sa vojna, teda obdobie, keď energie nikdy nie je dostatok.

Armáda sa chytila vývoja a za pár rokov sa z tejto technológie stal dominantný zdroj svetla. Použitie však boli limitované najmä na verejné priestory či iné veľké budovy. Do domácnosti by ste si metrovú neónovú trubicu asi ťažko dali.

Energeticky neúčinné žiarovky sa v domácnostiach nejako tolerovali. Veď čo sa dalo robiť. Všetko však opäť zmenili okolnosti. V roku 1973 svet zasiahla vážna energetická kríza. Energie boli zrazu veľmi drahé a na trhu sa výrazne zmenili motivácia.

Inžinieri sa pustili do obmedzenia spotreby elektriny v domácnostiach. Výsledkom bola sklenená trubica naplnená plynom, ktorá mala klasický závit – rovnako ako žiarovka. Môžeme tak hovoriť o vzniku prvej žiarivky.

Žiarivky sa však do domácnosti rýchlo nedostávali. Veľkou prekážkou bola počiatočná cena. Dnes môžeme povedať, že sa im to ani nikdy nepodarilo. So žiarovkami nebol problém iba v cena. Tieto zariadenia boli a sú (stále sa predávajú) potenciálne nebezpečné. Ak ich používate podľa návodu, sú maximálne bezpečné. S ultrafialovým žiarením neprídete do kontaktu. Rovnako v bezpečí je ortuť v žiarovky. Po ukončení životnosti žiarivku odovzdáte na miesto tomu určené. Čo sa však stane, ak sa vám žiarivka doma rozbije? Zrazu máte problém. Zrazu máte pred sebou nebezpečný odpad, ktorý je potrebné zlikvidovať.

Led žiarovky

Najväčšou výhodou led technológie je, že zdroj svetla je pevný. Svetlo produkuje pevný polovodič. Žiadny plyn. Žiadne vákuum. V súčasnosti sú led žiarovky najefektívnejším zdrojom svetla. Efektívnosť meriame ako pomer lumenov a príkonu vo wattoch. Led žiarovka je o niečo efektívnejšia ako žiarivka. Oproti klasickej žiarovke je efektívnejšia 5- až 6-krát.

Prvý diódu, ktorá bola schopná vyrobiť viditeľné svetlo, skonštruoval v americkej firme General electric Nick Holonyak, Jr. V roku 1962 vyrobil červenú diódu. Prvé led žiarovky sa však na trhu objavili až v 90-tych rokoch. Čo sa dialo medzi tým? Kde sa stratilo 30 rokov?

To, že sme vedeli produkovať červené svetlo jednoducho nestačilo. Takéto diódy sa využívali v rôzne spotrebnej elektronike ako signalizácia. Odtiaľto je to známe červené svetielko pri každom gombíku.

Až v 90-tych rokoch sa vedcom podarilo vytvoriť modrú diódu (predtým stvorili aj zelenú). Následne to už bolo jednoduché – modrú diódu pokryli vrstvou fosforu, čo menilo modré svetlo na bežné bielo. Alternatívnym riešením bola kombinácia troch diód – červenej, modrej a zelenej. Takáto kombinácia produkovala biele svetlo.

Netrvalo dlho a bolo zjavné, že budúcnosť svetla je práve v tejto technológii. Trvalo však ďalších 15 rokov, dokým táto technológia bola schopná nahradiť všetky bežné žiarovky a žiarivky. Led žiarovky s porovnateľným a použiteľným výkonom sa na trhu objavili až v rokoch 2008-2010.