Pakkastesti Kännykkä Jotkut älypuhelinvalmistajat eivät lupaa laitteidensa toimivan nollakeliä kylmemmässä, toiset takaavat toimivuuden 20 asteen pakkasessakin. Testasimme VTT:n kylmähuoneessa, miten Suomen suosituimmat kännykät oikeasti toimivat jäätävissä olosuhteissa. TEKSTI: OSSI JÄÄSKELÄINEN KUVAT: JARMO KATILA Taskulämmin toimii TESTISSÄ PUHELIMET olivat alusta asti alttiina kylmälle ilmalle. Taskussa puhelin säilyy luonnollisesti huomattavasti ulkoilmaa lämpimämpänä ja on hetken aikaa käytettävissä kovassakin pakkasessa. 14 MikroPC 1/2012 WWW.MIKROPC.NET
pakkasessa Testi käynnissä: Suomen suosituimmat puhelimet VTT:n säähuoneessa. Apple ilmoittaa iphonen sallituksi käyttölämpötilaksi 0 35 astetta. Jos laitetta käyttää suomalaisissa talviolosuhteissa ja se lakkaa toimimasta, valmistaja voi periaatteessa vedota käyttöehtojen vastaiseen käyttöön. Tai ainakin näin kävi viime talvena norjalaiselle kuluttajalle, jonka iphone hajosi 12 asteen pakkasessa. Apple kieltäytyi korjaamasta laitetta, sillä yhtiön mukaan syy oli kuluttajan, joka käytti puhelinta liian kylmällä ilmalla. Suomen Kuluttajaviraston kannan mukaan täällä myytävän laitteen pitää kuitenkin toimia paikallisissa olosuhteissa myös talvella. Toiset älypuhelinvalmistajat kuten HTC ja eivät ilmoita lainkaan tarkkoja lämpötila-arvoja puhelinten käyttöohjeissa. Puhelin toimii pakkasella, jos on toimiakseen, eikä valmistaja lupaa mitään. Poikkeus on, joka ilmoittaa puhelimiensa toimintalämpötilaalueeksi -20 50 astetta. on siis ainoa, joka lupaa puhelimiensa toimivan myös Suomen talvessa. Galaxy S II pärjää älypuhelimista parhaiten pakkasessa. Viimeisetkin puhelimet hyytyvät 40 asteen pakkasessa. Näin testasimme TESTASIMME kännyköiden pakkaskestävyyttä ja valmistajien lupausten todenmukaisuutta lainaamalla valmistajilta suurimpien teleoperaattorien eli DNA:n, Elisan ja Soneran kymmenen myydyintä puhelinmallia yhteensä 15 erimallista laitetta sekä kolme vertailulaitetta. Vertailulaitteiksi valitsimme viisi vuotta vanhan n E65-puhelimen, iskun-, veden- ja valmistajan mukaan -20 asteen pakkasen kestävän Galaxy Xcover -älypuhelimen sekä älypuhelinten ylimpään hintaluokkaan kuuluvan HTC Evo 3d:n. Latasimme laitteiden akut täyteen ja veimme kännykät Teknologian tutkimuskeskus VTT:n säähuoneeseen. Säähuoneen lämpötila on säädettävissä asteen murto-osan tarkkuudella. Satojen tuhansien eurojen hintaista järjestelmää hallitaan ja valvotaan tietokoneella. Säähuoneen kompressoreiden nimellinen jäähdytysteho oli 38,5 kilowattia. Alussa säähuoneen lämpötila oli asetettu 0 asteeseen. Tämän jälkeen laskimme lämpötilaa 5 astetta kerrallaan niin kauan, kunnes viimeisetkin puhelimet lopettivat toimintansa. Lämpötilan laskemisen jälkeen odotimme aina puoli tuntia, että lämpötila stabiloitui ja puhelimet ennättivät jäähtyä ympäristön lämpöisiksi. Testaajat olivat varustautuneet normaalein talvivarustein, mikä tarkoitti sitä, että kosketusnäyttöpuhelimia käytettiin pakkasessa toinen käsi paljaana. Kosketusnäytöthän eivät rekisteröi kosketusta lapasen läpi. WWW.MIKROPC.NET MikroPC 1/2012 15
Pakkastesti Ensimmäisenä hyytyi iphone Kaikki puhelimet -10 C toimivat ongelmitta nollassa asteessa. 5 asteen pakkasessa ensimmäisenä oireilevat Apple iphone 4S, joka valittaa sim-kortin vikaa, sekä N9, joka väittää akun olevan lähes tyhjä. -10 astetta on liikaa iphone 4S:lle. Laite ilmoittaa akun olevan tyhjä ja sammuu. IPhone 4S ylittää siis valmistajan lupaukset toimimalla pikkupakkasessa, mutta kovin pitkään loppusyksystä julkaistua uutuuspuhelinta ei voi käyttää ulkona, jos ilma on Pohjois-Suomen talvelle tyyppillisen kirpeä. Vanhempi iphone 4 toimii 10 asteen pakkasessa muuten, mutta näyttö hidastelee selvästi. Samoin Galaxy Gion ja Galaxy Minin näytöt toimivat normaalia hitaammin. Liian kylmä lcd-näytöille 15 asteen pakkanen on -15 C liikaa C6-01:lle. Puhelin sammuu. Myös kaikki lcd-näytöillä varustetut puhelimet oireilevat. Siinä missä 10 asteen pakkasessa vain kolmen laitteen näyttö tahmasi, -15 asteessa kaikki lcd-näytöt hidastelevat. Näytöt ovat kuitenkin katseluja käyttökelpoisia, myös kosketusnäytöt, joiden kuva tosin päivittyy viipeellä. Joissakin puhelimissa käytetään lcdnäyttöjen sijaan amoled-näyttöjä. Amolednäytöt toimivat hidastelematta yleensä myös kylmemmässä. Suomen myydyimmistä puhelimista amoled-näyttöjä käyttävät 700, C6-01, E7, N8 ja N9 sekä Galaxy S II ja Galaxy S Plus. Näistä E7:n näyttö hidastelee -15 asteessa. Älypuhelimet hyytyvät Seuraavaksi hyytyvät Apple iphone 4, -20 C C5-03, E7, N8 ja N9 sekä vertailulaite HTC Evo 3d. Ennen hyytymistään myös N8:n amoled-näyttö rupesi hidastelemaan. Lisäksi Galaxy Gio kadotti datayhteyden, mutta puhelut toimivat yhä. 20 asteen pakkanen on useille älypuhelimille liikaa. Vaikka laite muuten kestäisi lämpötilan laskun -20 asteeseen, moni laite sammuttaa itsensä viimeistään silloin, kun puhelinta yrittää käyttää. Tämä johtuu siitä, että akusta ei enää irtoa aktiivikäytön vaatimaa virtamäärää. Puhelimet oireilevat eri tavalla pakkasessa. Osa menettää data- tai puhelinyhteytensä kylmässä. t luovuttavat, it jatkavat ensimmäinen peruspuhelin putoaa Testin perusteella -25 Ckeskimäärin jo 15 20 asteen pakkanen on liikaa kosketusnäytöllisille älypuhelimille. Näppäimistölliset peruspuhelimet kestävät kylmyyttä jonkin verran paremmin. Peruspuhelinten näyttö hidastelee pakkasessa, mutta muita oireita ilmaantuu vasta -25 asteessa, kun kolmikon ensimmäinen, C5-00 lakkaa toimimasta. Perusmallit näyttävät siis kestävän pakkasta kosketusnäytöllisiä älypuhelimia paremmin. Kosketusnäytöllisistä älypuhelimista 700 sekä Galaxy S Plus kokevat -25 asteen liian kylmäksi ja sammuvat. Näppäimistön ja resistiivisen kosketusnäytön yhdistävän C2-02:n ohella kaikki kylmyyttä sietävät kosketusnäyttöpuhelimet ovat in valmistamia. Vastoin ennakko-odotuksia eteläkorealaiset älypuhelimet kestävät selvästi n kosketusnäyttömalleja kylmempiä olosuhteita. Galaxy S II yllättää 30 asteen pakkasessa -30 C in lcdkosketusnäytölliset älypuhelimet, Galaxy Gio ja Galaxy Mini, lopettavat toimintansa. Kosketusnäytöllisistä jäljelle jäävät C2-02 ja vertailulaite, iskunkestävä Galaxy Xcover sekä saman valmistajan amoled-kosketusnäytöllinen huippumalli Galaxy S II. Galaxy S II:n kohdalla on yllättävää, että puhelin toimii yhä täysin moitteetta. Mikään toiminto ei ole hidastunut ja näyttökin toimii yhtä ripeästi kuin huoneenlämmössä. Koreassa tuskin nähdään 30 asteen pakkasia yhtä usein kuin Suomessa, mutta silti yhtiön insinöörit ovat onnistuneet suunnittelemaan a paremmin pakkasta kestävän älypuhelimen. Hyvästit älypuhelimille 35 asteen pakkanen on -35 C kosketusnäytöllisten älypuhelinten turmio. C2-02 valittaa akun loppuvan ja sammuu. Galaxy S II toimii yhä ongelmitta jonkin aikaa kunnes yhtäkkiä sammuu. Vertailulaite Galaxy Xcover on tällä välin kadottanut sekä puhelin- että datayhteydet, mutta muuten laite pärjäilee hetken 35 asteen pakkasessa. Parin minuutin käytön jälkeen sekin sammuu. Parhaiten pärjäävät n peruspuhelimet Yksikään testin -40 C kosketusnäytöllinen älypuhelin ei kestä 35 asteen pakkasta. Molemmat jäljelle jääneet, yhä toimivat puhelimet tulevat lta. Kumpikin puhelin yllättää omalla tavallaan: noin 50 euron hintainen C1-01 on testin selvästi halvin puhelin, vertailulaite E65 taas viisi vuotta sitten julkaistu laite. Tämän perusteella modernit älypuhelimet todellakin kestävät pakkasta heikommin kuin halvat tai vanhat peruspuhelimet. Mutta 40 asteen pakkasta nämäkään laitteet eivät kestä: E65 kuoli heti, kun laitetta yritti käyttää, C1-01 jaksoi toimia hetken ennen simahtamistaan. Ilmatieteen laitoksen tilastojen mukaan 40 asteen haamuraja rikotaan Suomessa keskimäärin noin neljänä talvena viidestä. Viime talven pakkasennätys oli Sallassa mitattu -41,8 astetta. Helsingissä kylmin koskaan mitattu lämpötila on vuoden 1987 tammikuun -34,3 astetta. 16 MikroPC 1/2012 WWW.MIKROPC.NET
Toimintaongelmia N9 iphone 4S Lakkaa toimimasta iphone 4S C6-01 iphone 4 Gio Mini iphone 4 C5-03 E7 C1-01 C5-00 C5-03 E65 N8 N9 HTC Evo 3d E7 HTC Evo 3d 700 C5-00 Galaxy S Plus Gio Mini C2-02 Gio C2-02 Galaxy SII Xcover Xcover C1-01 E65 WWW.MIKROPC.NET MikroPC 1/2012 17
Pakkastesti > Testatut puhelimet Valmistaja Apple Apple Malli iphone 4 iphone 4S 700 C1-01 C2-02 C5-00 C5-03 C6-01 Hinta, noin 519 700 (2 629 849 (2 300 50 100 150 150 400 Takuu 1 vuosi 1 vuosi 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta Käyttölämpötila 0 35⁰C 0 35⁰C -10 55⁰C (4 (4-10 55⁰C -10 55⁰C (4-10 55⁰C (4-10 55⁰C (4-10 55⁰C (4 (1 Varastointilämpötila -20 45⁰C -20 45⁰C -40 85⁰C -40 85⁰C -40 85⁰C -40 85⁰C -40 85⁰C -40 85⁰C Akku li-pol (3 li-pol (3 li-ion li-ion li-ion li-ion li-ion li-ion Näyttöpaneeli lcd lcd amoled lcd lcd lcd lcd amoled Kosketusnäyttö kapasitiivinen kapasitiivinen kapasitiivinen ei resistiivinen ei resistiivinen kapasitiivinen Huom. 1) Valmistajan ilmoitus 2) Tallennustilasta riippuen 3) Kiinteä, ei vaihdettavissa 4) "Alennetuilla vaatimuksilla" (esimerkiksi puhelun tai näyttökuvan laatu, latauksen puuttuminen) -15⁰C saakka. n lämpörajoja ei ilmoiteta pakkauksessa tai käsikirjassa. Miksi akku loppuu pakkasessa? LÄMPÖTILAN LASKIESSA puhelin luulee akun olevan tyhjä, vaikka varausta todellisuudessa on jäljellä. Akku voi olla jopa juuri täyteen ladattu, mutta riittävän kylmässä puhelin tulkitsee sen silti tyhjäksi. Puhelimissa käytetään lähes aina litiumioniakkuja. Akun toiminta perustuu kemialliseen reaktioon, jonka reaktiotuotteena on elektroneja. Elektronien liike muodostaa sähkövirran, jota kännykkä käyttää. Kemiallisen reaktion nopeus riippuu lämpötilasta. Kun lämpötila laskee, reaktio hidastuu. Reaktiossa vapautuvien elektronien määrä siis laskee eli akusta saatava sähkövirta pienenee. N9 ilmoitti viiden asteen pakkasessa akun olevan lähes loppu jo muutaman minuutin käytön jälkeen. 3,7 voltin litiumioniakussa tapahtuva kemiallinen reaktio: Li 1-x CoO 2 LiCoO 2 + x Li + + x e - Akusta saatava jännite ei ole aivan vakio, Lämpötilan laskiessa riittävästi puhelimet tulkitsevat akun loppuvan, vaikka se olisi täyteen ladattu. vaan riippuu akun varaustilasta. Esimerkiksi 3,7 voltin nimellisjännitteellä toimivan litiumioniakun suurin jännite on 4,2 volttia (täyteen ladattu akku), pienin jännite 2,7 volttia (kun akusta ei saada enää virtaa). Lämpötilan laskiessa akun sisäinen resistanssi kasvaa ja akun antama jännite alenee. Sen takia akussa käytettävissä oleva varaus pienenee. Akkuun varatun sähkön määrä ei siis laske, mutta pienempi osuus siitä on hyödynnettävissä. Puhelin ei tiedä, paljonko akussa on todellisuudessa varausta jäljellä, vaan se tulkitsee jännitteen laskun merkiksi siitä, että akku on loppumassa. Kun jännite putoaa riittävän alas, laite sammuu joko siksi, että puhelimen ii k til t E i Lämpötilan vaikutus akun kapasiteettiin ja jännitteeseen +20 C Kynnysjännite jossa puhelin tulkitsee akun olevan loppu 0 C -10 C Jännite, volttia -20 C 0 20 40 60 80 100 Käytettävissä olevan akun kapasiteetti, % Mitä kylmempi ilma, sitä vähemmän akun todellisesta kapasiteetista on käytettävissä. Kuva on suuntaa-antava. 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 logiikka päättelee jännitteen laskun tarkoittavan akun tyhjenemistä, tai siksi, että akun antama jännite ja virta eivät enää riitä pitämään laitetta päällä. 18 MikroPC 1/2012 WWW.MIKROPC.NET
VERTAILULAITTEET HTC E7-00 N8-00 N9-00 Galaxy Gio Galaxy Mini Galaxy S II Galaxy S Plus Evo 3d E65 Galaxy Xcover 350 350 500 650 (2 200 150 500 400 650 ei saatavilla 300 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta 2 vuotta - 2 vuotta -10 55⁰C (4-10 55⁰C (4-10 55⁰C (4-20 50⁰C -20 50⁰C -20 50⁰C -20 50⁰C ei ilmoitettu -10 55⁰C (4-20 50⁰C -40 85⁰C -40 85⁰C -40 85⁰C ei ilmoitettu ei ilmoitettu ei ilmoitettu ei ilmoitettu Akku: alle 60⁰C -40 85⁰C ei ilmoitettu li-ion (3 li-ion (3 li-ion (3 li-ion li-ion li-ion li-ion li-ion li-ion li-ion amoled amoled amoled lcd lcd amoled amoled lcd lcd lcd kapasitiivinen kapasitiivinen kapasitiivinen kapasitiivinen kapasitiivinen kapasitiivinen kapasitiivinen kapasitiivinen ei kapasitiivinen Julkaistu 2/2007 Veden-, pölynja iskunkestävä Lcd-näyttö ei toimi pakkasessa mutta amoled toimii LCD-NÄYTTÖ eli nestekidenäyttö rakentuu polarisaatiosuodattimien ja elektrodien välissä olevista nestekidesoluista, jotka muodostavat näytön kuvapisteet. Näytön takana oleva tft- eli ohutkalvotransistorikerros ohjaa kuvapisteiden toimintaa sähköisesti. Kun näytöllä oleva kuva vaihtuu, tft-kerros vaihtaa kuvapisteiden värin uutta kuvaa vastaavaksi, yleensä 60 hertsin virkistystaajuudella eli 60 kertaa sekunnissa, noin 16,7 millisekunnin välein. Jos kuvapisteen värin vaihtamiseen kuluu pidempi aika kuin 16,7 millisekuntia, kuvapiste ei ehdi vaihtaa täysin väriään ennen uuden kuvan piirtämistä. Tällöin ruutu näyttää toimivan jähmeästi, kuva päivittyy hitaasti ja nykii, ruudulla näkyy haamukuvia eli nähtävissä on vielä edellisen kuvan jäänteitä. Kuvapisteen päivitysnopeus riippuu nestekidemateriaalin viskositeetista ja elektrodien välisestä jännitteestä. Näytön hidastuminen johtuu pääosin siitä, että lämpötilan laskiessa nestekidemateriaalista tulee jähmeämpää. Nestekidemateriaalin viskositeetti kasvaa eksponentiaalisesti lämpötilan laskiessa, materiaalista riippuen suuruusluokassa kaksin- tai kolminkertaiseksi lämpötilan pudotessa 10 astetta. Huoneenlämmöstä pakkaseen vietäessä viskositeetti voi siis kasvaa monikymmenkertaiseksi, jolloin myös kuvapisteet päivittyvät kymmeniä kertoja hitaammin. AMOLED-NÄYTTÖ eli orgaaninen aktiivimatriisi-led-näyttö ei sisällä nestekiteitä, vaan niiden sijaan kuva muodostetaan orgaanisista puolijohteista tehdyillä valoa hohtavilla diodeilla eli ledeillä, joita ohjataan tft-kerroksella. Koska kuvapisteissä ei ole nestekiteitä, jotka jähmettyisivät lämpötilan laskiessa, pakkanen ei vaikuta amoled-näyttöihin läheskään yhtä paljon kuin nestekidenäyttöihin. Lisäksi amoledien vasteajat ovat jo valmiiksi aivan eri luokkaa kuin lcd-näyttöjen. Koska ledit ovat puolijohteita, niiden vasteaika on reilusti alle millisekunnin tai jopa mikrosekuntien Kosketusnäytöt hyytyvät kylmässä. Galaxy S II:n amolednäyttö kestää pakkasta paremmin kuin testaajan sormet. suuruusluokkaa, eli kuva voi päivittyä reilusti alle sekunnin tuhannesosassa. Joidenkin lähteiden mukaan amoled-näyttö voisi päivittyä jopa sadastuhannesosasekunnissa. Amoled-näyttöjä käyttävissä laitteissa alempi lämpötila näkyy alentuneen akkujännitteen kautta eli jonkin verran himmeämpänä näyttönä sekä muiden laitteiden tavoin akun varauksen loppumisena. Amoled-näytöillä varustetut älypuhelimet toimivat lcdnäytöllisiä laitteita todennäköisemmin ongelmitta ja ilman näytön hidastelua niin kauan, kun akussa on käytettävää kapasiteettia jäljellä. WWW.MIKROPC.NET MikroPC 1/2012 19