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.
