Anderhalf jaar lang ploos Eric de Kruijk de wetenschap achter dagelijkse dingen uit. Maar aan al het goede komt een eind. Zijn laatste column voor ons gaat over leds.

Ik ben geboren en getogen in Eindhoven, de lichtstad. Op loopafstand van mijn geboortehuis staat nog steeds de eerste fabriek van Philips, waar in 1891 werd begonnen met de productie van gloeilampen. Een uitvinding waar Thomas Edison twaalf jaar eerder het patent voor had gekregen. In de jaren die volgden, zou deze lamp worden verbeterd en verfijnd, waarna hij in rap tempo en voor lange tijd onze belangrijkste bron van kunstlicht was. De gloeilamp wordt dan ook gezien als een van de grootste revolutionaire uitvindingen van de moderne mensheid.

Lees ook van Eric de Kruijk:

• ‘Nadelig aan de regenjas was dat hij waterdicht was’
• ‘Straks lopen we allemaal rond met lenzen vol bionsensoren’

Ongewenst bijeffect

Maar zo snel als de gloeilamp in onze levens kwam, zo snel verdween hij er ook weer uit. Sinds 2013 is de productie en de verkoop van de meeste gloeilampen in heel Europa verboden. Ze bleken niet energiezuinig en gingen niet lang mee. Er was bovendien een perfect duurzaam alternatief gevonden: de ledlamp. De uitvinders van deze nieuw lichtbron ontvingen er in 2014 zelfs de Nobelprijs voor.

Hoewel het gebruik van de ledlamp deze eeuw pas een grote vlucht nam, werd de basis ervoor al een ruime eeuw geleden gelegd. Jazeker: al vrij snel na de uitvinding van de gloeilamp zetten onderzoekers de eerste stappen richting de ontwikkeling hiervan.

In 1907 experimenteerde de Britse radiopionier Henry Joseph Round met diodes, een belangrijk onderdeel van radio’s dat de apparaten in staat stelt om goed geluid te kunnen ontvangen. Round gebruikte diodes van verschillende materialen en het viel hem op dat sommige gekleurd oplichtten wanneer hij er elektriciteit doorheen liet stromen. Zo zond een diode gemaakt van galliumarsenide rood licht uit, terwijl een diode van galliumfosfide voor groen licht zorgde. Hij noemde ze light-emitting diodes (leds), maar beschouwde het licht toen vooral als ongewenst bijeffect.

De ledlamp

Pas twintig jaar later zou de Rus Oleg Losev het eerste patent aanvragen op een lampje dat dit (bij)effect juist gebruikte. De ledlamp was geboren. Maar bij gebrek aan nuttige toepassingen en door de hoge kosten verdween dit patent ook snel weer in een la. Tot die in de jaren zestig openging. Er had een explosieve groei in elektronische huishoudelijke apparaten plaatsgevonden en een paar ingenieurs van Texas Instruments zagen daarin ook wel praktische toepassingen voor de ‘licht-uitzendende diodes’.

De eerste versie van hun ledlampen zonden infrarood licht uit. Onzichtbaar voor het menselijke oog, maar handig te gebruiken in bijvoorbeeld een afstandsbediening. Snel daarna volgden ook rode en groen leds, die vooral en veelvuldig als indicatorlampjes op apparaten werden gebruikt.

De voordelen van ledlampen ten opzichte van gloeilampen waren direct zichtbaar. Ze verbruikten minder energie, gingen langer mee en produceerden nauwelijks restwarmte. Maar ledlampen waren nog niet geschikt om ruimtes mee te verlichten, vooral doordat ze alleen gekleurd licht produceerden.

Heilige graal

De theoretische oplossing was bekend: als je naast rood en groen licht ook blauw licht kon maken, zou je met die drie kleuren samen wit (dag)licht kunnen maken. Daarmee zou je een vervanger van de gloeilamp in handen hebben. De zoektocht naar dit blauwe ledlicht zou de ‘heilige graal’ in het ledonderzoek blijven tot 1993. In dat jaar kwam de Japanse natuurkundige Shuji Nakamura met de eerst blauwe led. Ontwikkeld met een ingewikkeld proces met indiumgalliumnitride. Er kon nu voor het eerst een volwaardige vervanger worden gemaakt van de bestaande gloeilampen.

Aangezien ongeveer een kwart van het wereldwijde energieverbruik nu wordt gebruikt voor verlichting, kun je de omschakeling naar de veel energiezuinigere ledverlichting met recht omschrijven als nóg een technologische revolutie. Het was dan ook Nakamura die hier samen met zijn collega’s die Nobelprijs voor in ontvangst mocht nemen.

Over de hele wereld staat een afbeelding van een gloeilamp nog steeds symbool voor goede ideeën, innovaties en eurekamomenten. Die afbeelding moet natuurlijk blijven bestaan. Alleen mag het gloeidraadje vervangen worden door een klein ledlampje.

Dit was de laatste column van Eric de Kruijk over de verborgen wetenschap achter alledaagse dingen, te vinden in KIJK 12/2022.

Beeld: Pierre Longnus/Getty Images