Abajur

Abajur

Aydınlatmanın Tarihçesi

Ampulden LED'e

Günümüzde de kullanılan modern aydınlatma aygıtlarına geçiş,elektrik ve fiziksel optik alanındaki gelişmelerin ardından,insanlık tarihinekıyasla çok kısa bir süre önce başladı denilebilir. Yazı dizimizin bu bölümündeampülün icadından LED lambalara kadar olan gelişmeyi inceleyeceğiz.

Aydınlatma Aydınlatmanın tarihçesi Aydınlatmanın Önemiaydınlatma araçları Aydınlatma Fuarı Aydınlatma Kongresi Ampul ampulun icadıEdison Thomas Edison LED LED Lamba LED Armatür

Ampul ile ilgili ilk çalışmalar 1802yılında İngiliz HumpreyDavy tarafından, platin ince bir şeritten akım geçirilerek ilk enkandesanışığının elde edilmesi ile başlamıştır. Elde edilen ışık pek parlak değildi vefazla uzun sürmemişti ancak bu tarihten sonraki 75yıl boyunca bu çalışmalaraörnek olmuştur. Bunun dışında 1809 yılında Davy,2000 adet pile bağlı iki karbonçubuk ile ilk ark lambasını yapmış ve İngiliz Kraliyet Enstitüsü’nde ilksunumunu gerçekleştirmiştir.

1840 yılında İngiliz Warren de la Rue,vakumlanmış cam birtüp içine bobin sarımlı bir platin tel yerleştirmiş ve üzerinden akımgeçirmiştir. Elde edilen ışık verimli olmasına rağmen platinin pahalı olmasısebebiyle lambanın kullanılması, ticari açıdan o tarihler için mümkün değildi.Bu zamandan itibaren çeşitli bilim adamları ampul için uygun lambateli (flaman)bulmak için araştırma yapmaya başladılar. 1840’da Joseph Swankar bonize, kağıtfilamanını kullanarak ilk işlevsel ampulü yaptı ve 1860’dapatentini aldı. Ancakampul sönük ışık yayıyordu ve yanma süresi çok kısaydı.Ampulün tam iş görebilmesiiçin güç kaynağına ihtiyacı vardı.

Sir Elliot Thomas benzer teknolojiyi kullanarak ticariolarak uygun ampulü 1875’te üretti. Ayrıca ampul üzerindeki çalışmalarınınardından bambu filamanlı lambayı ortaya çıkardı. Herman Spiegel’in vakumpompasını kullanan Elliot Thomas başarılı bir şekilde lambasını vakumlamayıbaşardı.

Enkandesan lambanın ve elektriğin gelişimine katkıdabulunmuş en önemli isim şüphesiz Thomas Edison’dur. Aslında ampulü gerçektenicat eden kişi o değildi ancak ampulü geliştirmek için çok çalıştı. 1879’dayüksek vakum ve karbonize flaman yardımıyla uzun yanan, yüksek verimli ışığıüretti. Evlerin pratik şekilde aydınlatılması konusunda daçalışmalar yaptı.Edison sadece akkor aydınlatmayı oluşturmadı ayrıca akkor ışığını daha güvenli,pratik ve ekonomik hale getiren gerekli elementleri bulunduran elektrikselaydınlatma mekanizmasını geliştirdi.

 

Thomas Alva Edison

Ampul için en iyi flamanı bulma çalışmaları sürerken, Edisonpratikliği sağlayan ve elektrik ışıklarındakullanılan yedi sistematik elementicat etti. Aralık 1879’da Edison halka akkor aydınlatma sisteminin sunumunuyaptı.

Enkandesan ışığının başarısı Edison’un çok kişi tarafındantanınmasını sağladı. Elektrik her yana yayıldıkça Edison’un serveti ve şöhretibüyüyordu. 1889’a kadar şirketleri gelişim gösterdi, daha sonra Edison GeneralElectric şirketi kuruldu. Şirket kendi isminde olmasına rağmen şirketi kontroledemedi. Gelişen aydınlatma endüstrisinin sermayeye ihtiyacı, onun J.P.Morgangibi bankacılarla işbirliği yapmasını sağladı.1892’de şirketini, önde gelenşirketlerden Thompson-Houston’la birleştirdi ve şirketin ismi General Electricoldu.  

Cam ampul ilk olarak Matthew Evans ve Henry Woodward tarafından tasarlandı. Bu sırada bilim insanlarıdeşarj lambaları üzerinde çalışıyorlardı. Önce tüpün içindeki karbondioksitindaha sonra kripton ve argon soy gazlarının kullanımı sayesinde ampulünverimliliği arttırıldı.

Akkor lambada ışıyan madde olarak bambu,platin, karbondenenmiş, sonra daha dayanıklı olan tungstene geçilmiştir. İlk akkor lambalar,içlerindeki filaman çalıştırıldıkça hızla eskidiği için, en fazla 1 günlük birçalışma ömrüne sahipti. Cam ampuller vakumlanarak, kararlı gazların daeklenmesi ile performansları artırıldı ve akkor lambaların ömrü 1yılaçıkarıldı. Günümüzde, o dönemden kalma hâlâ çalışır halde el yapımı akkorlambaların olması şaşırtıcıdır. Örneğin Livermore’daki (Kaliforniya, ABD) biritfaiye merkezinde bulunan 4 W’lık bir karbon lamba tam yüz on yıldırkesintisiz yanmaktadır. 

1901’de Peter Hewitt mavimsi beyaz ışık yayan civalı buharlambasını tanıttı. Sonra sodyum buharı kullanarak daha fazla ışık veren lambaicat edildi. Willies Whitney, flamanı yanma ve korlanmadan korumak için metalkaplama ve karbon flaman kullandı. 1906’da General Electrictungsten filamanıpiyasaya sürdü. Bu flamanın erime noktası diğerlerinden daha yüksekti. 1910yılında bir başka mühendis, William Coolidge dayanıklı tungsten filamanı icatetti. Arabalarda ve neon lambalarda kullanıldı. 1930’dafotografik flaş ampulükeşfedildi.  

Flüoresan lambanın ışıması, ilk kez 1937yılında New YorkDünya Fuarı’nda gösterildi. Flüoresan lambanın çalışması,temelde bir arklambasında alçak basınçlı cıva buharının deşarjı ile oluşturulan morötesiışınımın, flüoresan etkili fosforik yüzeye temas ederek görülür ışıkoluşturması prensibine dayanmaktadır. Etkinlik faktörü 70 lm/W’avaran flüoresanlambalar uzun ömürleriyle iç aydınlatmada 20. Yüzyıla damgalarını vurmuştur.İnce T5 flüoresanlar yüksek verimlilikleri ve ince tasarımları ile bu alanın önplana çıkan ürünleri olmuştur. Kompakt flüoresan lambalar kıvrık tasarımları,kendinden balastlı ve E27 duy tabanlı olmaları sayesinde enerji tasarrufuseçeneği sağlamıştır. Flüoresan lambaların iç aydınlatma için tasarlandığını,düşük ve yüksek ortam sıcaklıklarında daha az ışık verebildiklerini belirtmekgerekir.

1940’larla birlikte yumuşak akkor ampülleri, 1950’lerlebirlikte ise halojen lambası ortaya çıktı. 60’lar ve70’lerde eliptik reflektörve metal halojen tuzu lambası üretildi. Ve son olarak 1990’da Philips, manyetikendüksiyon kullanan, 60.000 saatlik ampulü piyasaya sürdü.

Günümüzdeki aydınlatma üreticilerinin çoğu, küreselleşenekonomi politikalarıyla, lamba üretiminin büyük bölümünü Uzak Doğu’dagerçekleştirmektedir. Floresan lambalar içerdikleri 3-4 mg ağırlığındaki cıvanedeniyle,doğrudan çöpe atıldıklarında çevreye zarar verirler. Mevcut durumdaülkemizde kişi başına yılda ortalama iki flüoresan lamba tüketiyor olsak, buyılda yaklaşık yarım ton cıvaya karşılık gelir ki bu da çevre kirliliğiaçısından küçümsenemeyecek bir rakamdır.

Aydınlatmada akkor lamba ve floresan kullanımınınyaygınlaşması, kullanılan ışık kaynağı kadar reflektörlerin optikselyerleşimin, mekanik duy malzemelerini, elektriksel balast ve beslemedevrelerini de ön plana çıkarmıştır. Böylece aydınlatma sırf uygulamanınötesinde, bir “mühendislik tasarımı” haline de gelmiştir. Bu bağlamda,özellikleyol aydınlatmasında sodyum lambaların, dış aydınlatmada yüksek güçlü metal halide lambaların yoğun kullanımının etkisine de dikkat çekmek gereklidir.

Ülkemizde birkaç yıl içerisinde akkor lambaların piyasadankalkacağını söyleyebiliriz, çünkü 2009 yılı itibarıyla Avrupa Birliği’nde 100 Wüstü akkor lambaların kullanımı yasaklandı, 2012yılından sonra da akkorlambaların üretimi durdurulacak. Teknik olarak, akkor lambaların verimlilik velümen/Watt cinsinden etkinlik değerleri çok düşüktür.Yani bu tür lambalarenerjisinin çoğunu görülür ışık yerine çevreye kızılötesi bölgede ısı olarakyayıyor. Bu noktada, verimliliği neredeyse flüoresan lambalara yetişen yeninesil LED’leri tercih edeceğiz gibi görünüyor. Belki bu şekilde, toplamelektrik enerjisi sarfiyatının beşte birini oluşturan aydınlatmaharcamalarımızda tasarruf sağlayabileceğiz.

 LED’ler,yani IşıkYayıcı Diyot’lar günümüzün en popüler ışık kaynaklarıdır. İlk LED,1907’de icatedilmiş, ancak 1960’lı yıllarda kızılötesi LED’lerle ticari olarak pazaraçıkılabilmiş. Ticari beyaz LED’leri ise çok yeni bir tarihte, ancak1996’dagörmeye başladık. Bugün ise trafik lambaları, reklam panoları, cep telefonları,televizyonlar dahil gösterge piyasasının zirvesini LED’ler zorluyor. Yapılarıitibarıyla, bir LED’in merkezinde çip şeklinde, yarı iletken bir diyot bulunur.Bu diyot, fazlaca elektron içeren n-tipi malzeme ile p-tipizıt katkılı yarıiletkenler arasındaki aktif katmandan oluşur. Bir reflektör yuva içerisinekonulan diyot, maksimum ışık çıkışı için mercek biçimli epoksi ile kaplanır.

Gerilim uygulanması ve elektronların ve boşlukların aktifkatmanda karşılaşıp birleşmeleri sonucu, yarı iletkenin enerji yapısındakidalga boylarında, yani renklerde, ışık çıkışı sağlanır.LED’lerde beyaz renkfarklı uygulamalarla elde edilmekle birlikte, genelde mavi ışığın yolu üzerinefosfor konulmasıyla elde edilir. Günümüzde 1 W’tan 3 W’lık LED’lere geçişbaşarıyla sağlanmıştır. LED’lerin güçleri arttıkça ısındığı veözel soğutmateknikleri gerektirdikleri biliniyor. Ayrıca LED’lerin büyüklükleri, çalışma veaydınlatma şekilleri mevcut armatürlerinkinden tamamen farklı olduğundan, özelfotometrik ölçüm, yöntem ve ekipmanlar gerektiriyor.Ancak LED’lerin küçük veuzun ömürlü olmaları, enerji verimlilikleri, hızları ve ışık şiddetlerininkolayca ayarlanabilmesi gibi özellikleri, onlara henüz vazgeçilemeyenavantajlar sağlamış durumda. 

Gelecekte aydınlatmada yenilikler ney önde olacak sorusununcevabı için ise, başımızı kaldırıp gökyüzüne bakmamız yeterli: En büyük ve ensaf ışık kaynağımız Güneş yukarıda, ışığını alıp daha verimli depolamamızıbekliyor. Dünya’da Güneş’in yaydığı 6500 Kelvin renk sıcaklığındaki ışınımınsadece iki milyarda birini alabiliyoruz. Ülkemiz,İspanya’dan sonra, konumuitibariyle Avrupa ülkeleri arasında rekor seviyede güneş ışığı alıyor. Şimdibilimsel çalışmalar kuantum verimliliği artırılmış güneş hücrelerinin yapımınaodaklanmışken, endüstri de çevreye zarar vermeden bunların üretim maliyetlerinidüşürmenin yollarını arıyor. İleride dekoratif de olsa, eski ışıkkaynaklarından sadece mumları evlerimizde kullanıyor olacağız,ama çok değil10-20 yıl içinde güneş ışığı ve enerjisi tüm evlere girmiş olacak.

Kaynak: Alper COPLUGİL