Ljuset i tunneln

Det är en händelse som ser ut som en tanke att årets Nobelpris i fysik går till en uppfinning som lyser upp tillvaron samtidigt som denna solfattiga novembermånad äntligen är förbi.

Att valet i år föll på Isamu Akasaki, Hirochi Amano och Shuji Namakura har -hyllats så gott som unisont. Med deras smarta uppfinning, den blå lysdioden led, går det att skapa vitt ljus på nytt sätt – mer hållbart, energisnålt och miljövänligt än äldre ljuskällor som glödlampan och lysröret. För medan 95 procent av energin som går in i en glödlampa kommer ut som värme – endast 5 procent som ljus – så tar led-lampor tillvara omkring 40 procent av energin. Och nu pågår forskning kring hur denna siffra ska kunna bli ännu högre, bland annat med hjälp av nanoteknologi. Belysning står i dag för runt 20 procent av den globala elkonsumtionen. Användningen av led-lampor kan minska världens konsumtion av elektricitet med 17 procent, enligt konsultfirman McKinseys beräkningar.

När den Japanfödda trion i nästa vecka kommer till Stockholm för att ta emot priset kan de själva få känna på det nordiska mörkrets krafter.

Och just på denna punkt kan deras uppfinning göra skillnad.

I dag är ljusets betydelse för vår hälsa väl känd. För människor på våra breddgrader, som under flera månader om året lever en stor del av sin vakna tid i mörker, kan led-tekniken vara oerhört betydelsefull. Vi vistas cirka 90 procent av vår vakna tid inomhus. Och dagsljuset räcker bara ett par meter in från fönstren, sedan krävs det kompletterande ljuskällor. Sömnstörningar är något som var tionde svensk lider av i dag, vilket i sin tur är kopplat till många folksjukdomar som depression och hjärt-kärlproblem.

Dagsljuset är det optimala ljuset för människan. Led-belysning är så nära originalet det går att komma i dag. Blå lysdioder kan med hjälp av ett fosforskikt skapa ett vitt ljus som liknar dagsljus.

– Det blir inte perfekt dagsljus, men ganska bra. I dag är led-lampor av hög kvalitet relativt dyra, men utvecklingen går jättesnabbt och snart finns det led-belysning som inte ger det där blåa kalla ljuset och som många fler kan ha råd med, säger Thorbjörn Laike, professor i miljöpsyko-logi och föreståndare för Centrum för energieffektiv belysning vid Lunds univer-sitet.

Just nu håller han tillsammans med en forskargrupp på att studera möjligheten att skräddarsy belysningen i våra bostäder efter personerna som bor där. Med hjälp av en knappstor ljusmätare som fästs på kroppen kan mängden dagsljus som en person fått under ett dygn registreras. Signaler skickas sedan automatiskt till led-lamporna i bostaden som anpassar sitt ljus och sin styrka efter individens behov. Med hjälp av den egna mobiltelefonen kan man också styra hur länge man vill vara vaken på kvällen, berättar Thorbjörn Laike.

Led-lampor lämpar sig särdeles väl för att styras på datoriserad väg. Varje enskild lampa är som en egen liten datorprocessor som kan kopplas ihop i större nätverk med sensorer och datorer. Sverige Radio rapporterade nyligen om att Köpenhamn satsar stort på detta. Inom de närmsta åren kommer 20 000 gatlampor att bytas ut till led-lampor. Varje lyktstolpe blir därmed en del av stadens jättelika it-system vars sensorer kan mäta alltifrån vindförhållanden, sopor och vattenmängder till att övervaka trafikflödet och styra trafikljusen.

I den rika delen av världen tycks det alltså finnas mycket att vinna på att ställa om till led-belysning. Tekniken kan användas till allt från att förbättra hälsan hos ljustörstande nordbor, spara energi och vara en del av en smart stadsplanering.

Men det är ändå inget mot vad denna teknik kan innebära för världens fattigaste länder. Bristande belysning dödar, bokstavligt talat. Dessutom påverkar den människors möjlighet att försörja sig och ge sina barn en bra start i livet.

2015 är av FN utsett till internationella året för ljus och ljusbaserad teknologi. En av märkesårets främsta uppgifter är att öka användningen av solcellsdrivna led-lampor i fattiga länder som saknar väl fungerande elnät.

Mer än var fjärde invånare i världen lever utan elektricitet. För dem innebär kvällar och nätter antingen ett liv i mörker eller i det svaga skenet från levande ljus eller fotogenlampor.

Just de senare är ett stort folkhälsoproblem. 1,3 miljarder människor är beroende av fotogenlampor som ljuskälla. Varje år dör 1,5 miljoner människor som en direkt följd av detta, enligt FN. Att andas in rök från fotogenlampor är nämligen lika hälso-vådligt som att röka fyra paket cigaretter om dagen. Fotogenlampor orsakar alltifrån cancer till astma och andra luftvägssjukdomar. Dessutom tillkommer brandrisken och faktumet att fotogen är en dyr ljuskälla – fattiga familjer lägger på många ställen upp till halva sin inkomst på att köpa fotogen. Som om inte detta vore nog skäl att skynda på avvecklingen av fotogen säger FN att det kanske mest akuta problemet är att sjukhus och vårdinrättningar i många fattiga länder inte kan ge adekvat vård på grund av bristande elförsörjning. Att vara beroende av dagsljus för att kunna behandla patienter är i dag en verklighet på många ställen i världen. Bristen på ljus påverkar också barn och ungas möjlighet till utbildning. Det är inte enkelt att läsa läxor i skenet av ett stearinljus.

Ytterligare ett spännande användningsområde för led-tekniken är vattenrening. Forskning pågår på hur man med hjälp av ultravioletta lysdioder, en vidareutveckling av de blå dito, kan sterilisera smutsigt och förorenat vatten. Detta skulle vara till oerhört stor hjälp i många delar av världen där rent vatten är en bristvara.

Det finns ännu många utmaningar för forskare som arbetar med att utveckla led-lamporna. En handlar om att få fram ett så bra ljus som möjligt genom att utveckla de gröna lysdiodrar som kan användas tillsammans med de blå och röda för att skapa en för människan behaglig färg på ljuset. En annan praktisk utmaning är att utveckla tekniken för att kunna dimra led-belysning. Detta är betydligt mer komplicerat än för en vanlig glödlampa med glödtråd. När man dimrar lysdioder så uppstår det nämligen så kallat subliminalt flimmer med upp till 120 svängningar av ljuset per sekund.

– Detta flimmer kan inte ses med blotta ögat, men det registreras av våra hjärnor och kan orsaka huvudvärk och anses vara allmänt dåligt för hälsan, säger Thorbjörn Laike.

Priserna delas ut på Nobeldagen den 10 december.

Fakta | Uppfinnarna får fysikpriset

Isamu Akasaki, japansk medborgare. Född 1929 (85 år) i Chiran, Japan.
Fil dr 1964 vid Nagoya University, Japan. -Professor vid Meijo University, Nagoya och Distinguished Professor vid Nagoya University, Japan.

Hiroshi Amano, japansk med-borgare. Född 1960 (54 år) i Hamamatsu, -Japan. Fil dr 1989 vid Nagoya -University, Japan. Professor vid Nagoya University, Japan.

Shuji Nakamura, amerikansk -med-borgare. Född 1954 (60 år) i Ikata, Japan. Fil dr 1994 vid University of Tokushima, Japan. Professor vid University of California, USA.

Prissumman 8 miljoner kronor delas lika mellan de tre.

Fakta | Tio övriga nobelpristagare 

Kemi – Eric Betzig, Stefan W. Hell och William E. Moerner, för sina metoder att ge mikroskop en upplösning som ger en helt annan inblick i cellernas och därmed sjukdomarnas värld.

Medicin – John O’Keefe, May-Britt Moser och Edvard I Moser för att ha lyckats förklara hur människor och andra däggdjur kan förstå var vi befinner oss och hur vi kan hitta vägen från en plats till en annan.

Litteratur – Patrick Modiano, för sitt sätt att skildra ockupationsårens värld.

Fredpriset – Kailash Satyarthi och Malala Yousafzai, för sin kamp för barns rättigheter, som rätten att få gå i skolan och inte tvingas in i arbete.

Ekonomipriset – Jean Tirole, för sin analys av marknadsmakt och regleringar.

Källa: Nobelprize.org och TT.