Işık sistemlerinin icadından önce, güneş battıktan sonraki ışık ihtiyacı insanlar için büyük bir sorun olsa gerekti. Tabiki mumlar, meşaleler, gaz lambaları gibi ilkel ışık sistemleri kullanılıyordu. Ama insanları o yıllara götürseler herhalde ampulsüz bir dünyaya pek de sabredemezlerdi. Ampulün icat edilmesinden bugüne ışık sistemleri çok değişti. Ama ampullerde pek bir değişiklik olmadı.
Ampulle ilgili olarak pek çok kişi tarihte çalışmalar yapmıştır. Fakat yapılan ampuller çok kısa ömürlü olmuşlardır. İki kişiden bahsedilebilir. Birisi İngiliz Joseph Swan ve diğeri ise Amerikalı Thomas Edison. Şaşırtıcı bir şekilde her ikiside birbirinden habersiz, 1878-1879 yıllarında, o zamana göre uzun dayanan (yaklaşık 12-13 saat) ampulleri yapmışlardı. Ampullerinde kullandıkları tel ise kömürleşmiş pamuk lifiydi. Yani karbon elementiydi. Daha sonra 1880 yılında Edison kömürleşmiş bambu lifinden 40 saate kadar dayanan ampulünü yaptı.
Edison'un ampullerindeki sorun filaman telinin ömrünün kısa olmasıydı. Kullandığı karbon lifleri 2675 C 'de ışık saçıyordu. Bu karbon lifleri kısa sürede buharlaşarak inceliyor ve kopuyordu. Çözüm düşük sıcaklıktı, fakat bu da az ve loş ışık demekti.
Diğer mucitlerde çalışmalarını sürdürdüler. 1898 'de Karl Auer filaman olarak erime derecesi 2700 C olan osmiyumu kullandı. 1903 'de Siemens ve Halske tantalumu kullandı. Erime noktası 2996 C idi. Fakat hiçbirisi bugün kullandığımız ampul değildi.
Nihayet 1906-1910 yıllarında General Electric Firması ve William Coolidge bugünkü modern ampullerde kullanılan tungsten filamanlı ampulü geliştirdiler. İşte o gün bugündür bu ampulleri kullanıyoruz.

Aslında ampullerin çok basit bir ışık sistemi yapısı vardır. Hepimiz biliriz ki üzerinden elektrik akımı geçen bir metal direnç gösterir. Bu direnç karşısında ısınır. Bunu en yakın elektrik sobalarında ve elektrik ocaklarında görebilirsiniz. İşte ampulde bu prensibe göre çalışır. Ampulün içinde bulunan çok ince filaman dediğimiz (çoğunlukla tungsten metalinden yapılmış) bir tel bulunur. Bu telden geçen elektrik akımı sonucunda tel aşırı derecede ısınarak (yaklaşık 3000 C) ışık yaymaya başlar.

Ampulün yapısına bakacak olursak, içi argon gazıyla dolu armut şeklinde bir camdan yapıldığını görürüz. İçinde elektrik akımının geçtiği kalın iki tane tel vardır. Bu tellerin ucunda iki tel arasında ise filaman bulunur. Filamanı tutan ayrıca iki veya daha fazla destek telleri vardır. Akım ve destek telleri cam bir kaideye tutturulmuştur.
Akım tellerinin birisi ampulün altındaki noktaya, diğeri ise vidalı kısmın yan tarafına bağlıdır. Elektrik bu noktalardan temin edilir.
Filamanlar tungsten metalinden yapılırlar. 60 Watt 'lık bir ampulde bulunan filamanın boyu yaklaşık iki metredir. Çift sarmallı olarak yapıldıkları için boyu bize kısa gelebilir. Bunu aşağıdaki filamanın büyültülmüş resminden daha iyi anlayabiliriz.

NEDEN TUNGSTEN METAL?
Ampulün içindeki filamanın yüksek sıcaklığa ulaşarak ışık yaydığını artık biliyoruz. Bir filamanın bu denli yüksek bir sıcaklıkta erimemesi lazımdır.
İlk ampullerde kullanılan karbon filamanlar 2100 C üzerindeki sıcaklıklarda buharlaşarak inceliyor ve kopuyordu. Daha düşük bir sıcaklık loş bir ışık; daha yüksek bir sıcaklık ise filamanın erimesi demekti.
Tungsten filamanlar ise yüksek erime derecesiyle (3410 C) ampullerde kullanılabilecek en iyi metaldir. Yüksek ısı derecesinde parlak ışık verebilmektedir. Bununla beraber tungsten filaman da bir gün incelecek ve kopacaktır.
NEDEN ARGON GAZI?
Yanmanın gerçekleşebilmesi için ısınan bir cisim ve oksijen gazı gereklidir. Oksijen gazı yoksa yanma gerçekleşmez. Bu yüzden ilk ampullerde, ampulün içindeki hava vakum ediliyor ve nerdeyse oksijen gazı olmuyordu. Böylece içerdeki filaman yanıp kül olmuyordu.
Tungsten filamanlı ampullerde şu problem ortaya çıktı: Tungsten filaman yüksek sıcaklıkta buharlaşmaya başlıyordu. Bu buhar vakumsuz, havasız bir ortamdan dolayı ampulün iç yüzeyinde bir is tabakası oluşturuyordu. Bu da zamanla ampulüm kararması ve ışığı hapsetmesi demekti.
Bu yüzden kullandığımız modern ampullerin içerisine argon gazı doldurulmaktadır. Argon gazı ampulün zamanla kararmasını önlemektedir.

FLÜORESAN AMPUL

Floresan lambalar 1939 yılında “New York Dünya Fuarı”nda General Electric tarafından sergilendi. Ampüle rakip olarak çıkan floresan lambalar avantajlarıyla dikkat çekiyordu.
Çeşitli renklerde ya da gündüz ışığına yakın renkte ışık veren ampuldur. Cam tüpün iki ucunda da madenlerden yapılmış birer elektrot vardır. Bu elektrotların bir ucu elektrik kaynağına, bir ucu da starter denen otomatik bir anahtara bağlıdır. Tüpün her iki ucunda bulunan elektrotlara elektrik verildiğinde elektrotlar arasında bir gerilim farkı oluşur. Oluşan bu gerilim tüp içerisindeki civanın bir bölümünün sıvıdan gaz haline geçmesine neden olur.. Verilen gerilimle, başlangıçta açık olan starter kapanır. Akım, bir elektrottan startere, starterden sonra da öteki elektrota geçerek devresini tamamlar.

Ayrıca oluşan gerilim elektrotlardan birinden bir elektron koparıp büyük bir hızla tüp içerisinden diğer elektrota doğru hareket etmeye zorlar. Kopan ve yüksek hızla hareket eden elektronlar tüp içerisinde gaz halinde bulunan cıva atomlarıyla çarpışırlar. Çarpışma sonucu cıva atomları ışıma yaparlar. Ancak oluşan ışıma mor ötesidir ve insan gözü tarafından algılanamaz. Bu ışığın aydınlatma yapabilecek görünür bir ışığa dönüştürülmesi gerekir. Bu noktada, cam tüpün iç yüzeyine kaplanan fosfor tozu atomları devreye girer. Fosfor ışığa maruz kaldığında, kendisi de ışık veren bir maddedir. Cıva atomlarının yaptığı ışıma fosfor yüzey tarafından emilir ve insan gözünün algılayabileceği görünür bir ışığa dönüştürür. Fosfor atomlarının yaydığı beyaz ışık fotonlarının dalga boyu elektromanyetik yelpazenin görünür bölgesine denk geldiğinden, floresan lambalar da beyaz ışık yayar. Ancak üreticiler, bazen fosforun farklı bileşimlerini kullanarak renkleri çeşitlendirirler.

Tüpe sürülen flüoresan cismin yapısına göre değişik renkte ışık elde edilir Mavi ışık için kalsiyum tungstat; mavi-beyez ışık için magnezyum tungstat; yeşil ışık için çinko silikat; pembe ışık için de kadminyum borat kullanılır. Tüpün içinde argon gazı ile civa buharı vardır. Bu maddelerin hemen hepsi zehirli olduğu için bu gibi lambalar kırılınca dikkatli olmak gerekir.

Starterin iç ve dış görünümü
Flüoresan ampuller yardımcı donanımlarıyla birlikte hazırlanırlar. Gerilim kaynağından önce balast denen bir araç bağlanır. Balast tüpün içindeki akımın sonsuz olarak artmasını önler. Balastlar 110 ya da 220 voltluk, ampuller ise genellikle 110 voltluk olarak yapılırlar. Flüoresan ampuller alternatif akımla çalışırlar. Doğru akımla çalışmaları için, özel bağlanmaları gerekir.
Flüoresans ışınlarının dalga boyları her zaman kendilerini meydana getiren ışınların dalga boylarından büyüktür. Örneğin; beyaz bezlere sarı ışın düşürürsek, kırmızı ışın meydana gelebilir; yeşil ışına elimizi tutarsak sarı renk görülebilir.
Fotoelektrik olayında bir metal üzerine düşürülen ışık fonu bir elektron tarafından alınarak kendisine eşit kuvvette atılır. X ışınları olayında da bu görülür. Flüoresans olayında ise durum değişiktir. Bu olayda fotonun kuvveti yok edilemez; daha az tekrarlanan bir ışınım (radyasyon ) haline geçerek gözümüze görünür.
Einstein’in Kuanta teorisinde açıklanan bu olayı bir örnekle gösterelim. Biri büyük, biri küçük iki bilardo topundan küçüğünü büyük topa çarptıralım; çarpma etkisiyle büyük top biraz hareket ederken, küçük top da eskisinden daha az bir hızla ters yöne yansır. Foton küçük tüp olarak alınırsa, büyük top olan elektrona çarpınca, kuvvetinin bir kısmını elektrotu harekât ettirmeye harcarken, kendi gücü de azalır. Bu azalma yavaşlayan bir ışınım biçiminde görülür. Bu kuramla flüoresans olayı açıklanmıştır. Flüoresans olayı yardımı ile bugün X ışınları gibi görünmeyen ışnları göstermek mümkün olmuştur.

Yağlar ile birçok petrol bileşikleri mavi flüoresans renk verirler. Yaprak yeşili olan klorofil kırmızısı; esmer turuncu renkli ‘flüoresan’ adındaki bileşik de yeşil ışık vererek yanar. Bu özelliklerden yararlanılarak Flüoresan lambalar yapılmıştır.
18 Watt'lık bir floresan lamba, 75 Watt'lık bir akkor ampul kadar ışık verebilir. Yani floresanlar daha az enerji harcayıp, daha çok ışık verirler, yaklaşık yüzde 75 enerji tasarrufu sağlarlar. Piyasa satış fiyatları daha yüksektir ama en az on misli daha uzun ömre sahiptirler

Balast, starter anahtarı, balast ile birlikte floresan ampul içinde basit bir devre .
Balastlar civa buharlı gaz ateşlemeli tüp lambaların (floresan) ilk çalışma esnasında ihtiyaç duyduğu yüksek gerilimi oluşturan devre elemanlarıdır. Balastlar yapılarına göre iki çeşittir. 1- Klasik balastlar: Klasik balastlar yapı itibarı ile birer endüksiyon bobinidir. Starter denilen yardımcı kontak elemanı ile kullanılır. 2- Elektronik balastlar: Elektronik balastlar yapı itibarı ile lambada bulunan civanın ısınmasını sağlayan flamanlara ihtiyaç duymayan 1,5 Kv civarında sabit gerilim üreten basit inverterlerdir.
Geleneksel akkor ampuller de bir miktar morötesi ışık yayarlar, ama bu ışıkları görünür hale dönüştüren bir yapıda üretilmemişlerdir. Bu nedenle, akkor ampullerin gücünü arttırmak için daha çok enerji gerekir. Oysa floresan lambalar görünmez morötesi ışık fotonları sayesinde daha az enerji gerektirirler. Akkor ampuller floresan lambalara göre, ısı yaymak yoluyla çok daha fazla enerji kaybına yol açarlar. Sonuç olarak, tipik bir floresan lamba, bir akkor ampülden 4-6 kat daha verimlidir ve ömürleri de yaklaşık 10 kat daha fazladır. Floresan ampüllerin ışık verebilmeleri için belirli bir gerilim gereklidir. Daha düşük gerilimlerde elektrotlardan elektron koparmak mümkün olmaz. Bu nedenle floresan lambaların ışığı dimmer kullanılarak ayarlanamaz. Floresan lambaların yukarıdaki şekilde çalışabilmesi için starter ve balast adında iki adet ekstra ekipmana ihtiyaç vardır.

KOMPAKT FLORASAN LAMBA (TASARRUFLU AMPUL)

Kompakt floresan ampüller yukarıda bahsedilen floresan ampüllerin bütün özelliklerini taşırlar. Ancak şekil ve kullanım yerleri bakımından floresan ampüllerden ayrılırlar. Bu lambalar akkor flamanlı ampüllerin kullanıldıkları her yerde kullanılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Elektrik bağlantısını sağlayan duy yapısı akkor flamanlı ampüller gibidir. E14 ve E27 duy şekillerinde de imal edilebilirler. Floresan ampüllerin çalışması için gerekli olan starter ve balast işlevini ampül içerisine yerleştirilmiş elektronik devreler yapar. Bu lambalarda aynen floresan lambalarda olduğu gibi dimmer kullanarak ışık miktarı ayarlanamaz.
Tasarruflu ampuller elektrik tüketiminin %80'ini ışığa çevirirler. Böylece oldukça yüksek kabul edilecek bir verimliliğe sahip olur. Bu ampuller evdeki elektrik sarfiyatının aydınlanma kalemini %10-15 lerden %2-3 e kadar geri çekerek ortalama bir ev için 4-5 TL tasarruf sağlarlar. Lümen Faktörü Genel olarak ampuller için tükettiği güç (watt) dikkate alınır. Ne var ki bu yanlıştır. Önemli olan ne kadar ışık ürettiği ve hatta kullandığı güce karşılık ne kadar ışık ürettiğidir. Verimlilik hesapları bu mantıkla yapılmaktadır. Işık şiddetine lümen denir. Ve iyi bir ampulden watt başına en az 50 lümen (50 lümen/watt) ışık üretmesi beklenir. 100 wattlık akkor ampul 1350 lümen ışık üretir. Verimliliği 13,5 lümen/watt'tır. Tasarruflu ampuller ise 1350 lümen ışığı sadece 20 watt elektrikle üreterek 67,5 lümen/watt verimliliğini sağlar. Kullanım Ömrü Tasarruflu ampuller akkor ampullere göre yaklaşık 10-12 kat daha pahalıdırlar. Bununla birlikte fiyata aldanmakta yanlış olur. Ortalama akkor ampul 500 saat ömre sahipken, tasarruflu ampuller 8000-10000 saat ömre sahiptirler. Bu da 16-20 kat daha uzun ömür demektir. Böylece sadece elektrik tasarrufu değil aynı zamanda fiyat olarak da yarı yarıya karlıdırlar

Halojen Lambalar : Halojen lambaların çalışma prensipleri normal akkor telli lambalar gibidir. Cam tüp içerisinde akım geçirilerek kızdırılan ve ışık yayan bir flaman bulunur. Fark şuradan kaynaklanır: Camın içerisindeki dolum gazında bulunan halojen sayesinde flamanın sıcaklığı 2900 dereceye kadar yükseltilebilir. Böylece halojen ampül içerisindeki flamandan daha yüksek ve daha beyaz bir ışık elde etmek mümkün olur. Halojenin yaptığı iş şu şekilde açıklanabilir. Yüksek ısı nedeniyle buharlajan volfram ile gaz biçiminde bir bileşik oluşturur ve sıcak flaman geri döner. Bileşik içerisindeki volfram flaman yapışır ve açığa çıkan halojen ortama geri döner.
Bu şekilde volframın buharlaşarak yok olmasnın önüne geçilir. Normal akkor telli lambalara göre ömürleri 2 kat daha uzundur ( 2000 Saat )Verdikleri ışık daha parlak ve beyazdır. Flamandan kopan volfram parçalarının camın iç yüzeyine yapışması halojen vasıtasıyla engellendiğinden camın iç yüzeyi temiz kalır. Piyasada bu ampüllerin çok değişik formları bulunmaktadır. Bunların bir kısmı 220V ile kullanılırken bir kısmı da 12V ile kullanılabilirler. Dimmer kullanılarak bu ampüllerin ışığı sıfırdan maximuma kadar ayarlanabilir.

Not:Bu araştırma yıllık ödevimdir.Fotoğrafları İngilizceden Türkçeye çevirerek düzenledim ve büyük emek harcadım.Umarım ilginizi çekmiştir.