Uzun yıllar boyunca yeryüzünde en yaygın olarak kullanılan lambalar, akkor telli lambalardı. Akkor lambaların çalışma prensibi oldukça basittir: Elektrik akımı ince bir telden geçirilir, tel de akım nedeniyle kızarır ve akkor haline gelerek etrafa ışık verir. Ancak burada, çoğu insanın farkında olmadığı hassas bir denge ve malzeme seçimi söz konusudur.

 

Tungsten ve Argon Gazının Maharetleri

Normal bir lambada sıcaklık 2326oC’e kadar çıkar. Dolayısıyla lambada kullanılacak tel, bu yüksek ısıya karşı yüksek direnç gösterebilmelidir. Aksi takdirde daha ilk kullanımda tel, yüksek ısıyı kaldıramayacağından eriyerek kopacak ve lambadan uzun süreli olarak yararlanılamayacaktı. İşte bu noktada, erime ısısı 3390oC olan ‘tungsten’, insanların hizmetine sunulmuştur. Tungsten, yüksek erime sıcaklığı ve kolay şekil alabilme özellikleriyle akkor lambalar için ideal bir malzemedir (Koh & Fortin, 2017). Telin şekillendirilebilir olması da önemlidir; çünkü telin uzunluğu ve sarmal yapısı, ışık verimliliğini artırır. Ayrıca, lambanın içi tamamen boş bırakılırsa, tungsten zamanla buharlaşır ve camı karartır. Bunu önlemek için lambanın içine genellikle argon gibi asal gazlar eklenir. Argon, kimyasal olarak tepkimeye girmeyen bir gazdır ve yüksek sıcaklıklarda bile tungsten ile reaksiyona girmez, böylece lambanın ömrünü uzatır (Waymouth, 1971). Eğer lambanın içinde tepkimeye giren bir gaz olsaydı, lamba kısa sürede bozulur ya da patlayabilirdi.

Günümüzde ise, akkor lambaların yerini daha verimli ve uzun ömürlü aydınlatma teknolojileri olan floresan ve LED lambalar almaktadır. Bu yeni nesil lambalarda da yine hassas bir bilimsel denge ve ileri mühendislik söz konusudur.

 

Floresan Lambalarda Kullanılan Gazların Benzersiz Özellikleri

Floresan lambalar, akkor lambalardan farklı olarak doğrudan bir telin kızdırılmasıyla değil, gazların ve özel kaplamaların etkileşimiyle ışık üretir. Floresan lambaların içinde düşük basınçta civa buharı ve genellikle argon veya kripton gibi asal gazlar bulunur. Elektrik akımı, bu gaz karışımından geçtiğinde civa atomlarını uyarır ve ultraviyole (UV) ışık oluşur. Ancak bu UV ışık, insan gözüyle görülemez. Lambanın iç yüzeyine kaplanan fosfor tabakası, UV ışığı görünür ışığa dönüştürür (Miller & Spicer, 2012).

Floresan lambalarda kullanılan asal gazlar, kimyasal olarak tepkimeye girmeyen ve kararlı gazlardır. Bu özellikleri sayesinde, lambanın ömrünü uzatır ve içindeki diğer maddelerle zararlı bir reaksiyona girmezler. Eğer floresan lambada kullanılan gazlar reaktif olsaydı, lamba kısa sürede bozulur, hatta patlayabilirdi. Ayrıca, civa buharının doğru miktarda ve basınçta olması, fosfor kaplamasının ise belirli bir dalga boyunda ışığı dönüştürebilmesi, bu sistemin ne kadar hassas bir dengeyle çalıştığını gösterir (Waymouth, 1971).

 

LED Lambalarda Kullanılan Elementlerin Benzersiz Özellikleri

LED (Light Emitting Diode – Işık Yayan Diyot) lambalar, günümüzde en yaygın ve enerji verimli aydınlatma teknolojilerinden biri haline gelmiştir. LED’lerin çalışma prensibi, yarı iletken malzemelerden geçen elektrik akımının, atom düzeyinde enerji seviyeleri arasında geçişlere neden olması ve bu sırada foton (ışık) yayılmasıdır. Burada kullanılan yarı iletken elementler (genellikle galyum, arsenik, fosfor, indiyum gibi) son derece özel ve hassas bir yapıya sahiptir (Schubert, 2006).

Her bir LED’in yaydığı ışığın rengi, kullanılan yarı iletken malzemenin atomik yapısına ve bant aralığına bağlıdır. Örneğin, galyum nitrat (GaN) mavi ışık üretirken, galyum arsenit (GaAs) kırmızı ışık üretebilir. Bu elementlerin atomlarının dizilişi, enerji seviyeleri ve elektronların davranışları, LED’in verimli ve uzun ömürlü olmasını sağlar. Ayrıca, LED’ler akkor lambalara göre çok daha az enerji harcar ve ısı üretmez. Bu da hem çevre dostu hem de ekonomik bir aydınlatma sağlar (Pimputkar et al., 2009).

Tüm bu teknolojilerde görüldüğü gibi gerek akkor lambalarda gerek floresanlarda, gerekse LED’lerde kullanılan elementler ve gazlar, kendilerine özgü, son derece hassas ve özel niteliklerle seçilmiş ve tasarlanmıştır. Atomlarının dizilişi ve atomlarının   bağlarının niteliği, erime ısısı, şekillendirilebilirliği uygun nitelikte yaratıldığı için ondan yararlanabilmekteyiz. Tabi bu arada, argon gazının   bu işe uygun bir yaratılışta olduğunu da unutmamak gerekir. Mesela argon gazı, ısı veya basınç ne olursa olsun, hiçbir kimyasalla ilişki oluşturmaz. Eğer lambanın içinde akkor telden yayılan ısıdan etkilenen bir gaz olsaydı, lamba patlayabilir ya da tungsten ile tepkimeye girerek lambayı bozabilirdi.

İster akkor telli ister floresan isterse led lamba olsun her birinde kullanılan malzemeler, insanın ihtiyacına en uygun şekilde bilimsel ve mühendislik prensipleriyle belirlenmiştir. Bir lambanın içindeki incecik tungsten telinden, gökyüzünde parlayan yıldızlara kadar her şey, aynı kudretin eseri; Allah’ın yaratmasıyla var olmuştur. İnsan kimi zaman kendi ürettiği şeylerde yalnızca becerisini görür, ama o beceriyi mümkün kılan düzeni, bilgiyi ve yaratılışı fark etmez. Oysa Allah’ın ilmi, görünenden de gizliden de haberdardır; O’nun yaratması, insanın kurduğu fabrikalardan dağların sessiz doruklarına, denizlerin derinliklerinden kalplerin en gizli köşelerine kadar her şeye sirayet etmiştir. Her şey O’nun bilgisiyle var olur, O’nun dilemesiyle sürer, O’nun kudretiyle devam eder.

 

Kaynakça

Koh, S. E., & Fortin, D. (2017). Tungsten: Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys, and Chemical Compounds. Elsevier.

Miller, S. L., & Spicer, C. W. (2012). Environmental aspects of fluorescent lamps. Journal of the Air & Waste Management Association, 62(3), 265-274. https://doi.org/10.1080/10473289.2011.646923

Pimputkar, S., Speck, J. S., DenBaars, S. P., & Nakamura, S. (2009). Prospects for LED lighting. Nature Photonics, 3(4), 180-182. https://doi.org/10.1038/nphoton.2009.32

Schubert, E. F. (2006). Light-Emitting Diodes (2nd ed.). Cambridge University Press.

Waymouth, J. F. (1971). Electric Discharge Lamps. MIT Press.