Akmelampın İlkeli ve Akmelampın Yapısı

Elektrikli ışık kaynağı, parlama fenomenine dayalı olarak çalışır ve bu tür bir lamba İşitme Lambası olarak adlandırılır. Başka bir deyişle, ipliği geçen elektrik akımı nedeniyle parlayan ipliği kullanan lamba, işitme lambası olarak adlandırılır.

İşitme Lambaları Nasıl Çalışır?

Bir nesne sıcaklaştırıldığında, nesnenin içindeki atomlar termal olarak uyarılır. Nesne erimeyecek durumda değilse, atomların dış yörüngelerindeki elektronlar, sağlanan enerji nedeniyle daha yüksek enerji seviyelerine geçer. Bu yüksek enerji seviyelerindeki elektronlar istikrarlı değildir, tekrar düşük enerji seviyelerine düşer. Yüksekten düşen elektronlar, fazladan enerjilerini fotonlar şeklinde serbest bırakır. Bu fotonlar, nesnenin yüzeyinden elektromanyetik radyasyon şeklinde yayılır.

Bu radyasyon farklı dalga boylarına sahip olacaktır. Dalga boylarının bir kısmı görünür spektrumun içindedir ve önemli bir kısmı kızılötesi dalga boylarında yer alır. Kızılötesi dalga boyundaki elektromanyetik dalgalar ısı enerjisidir, görünür dalga boyundaki elektromanyetik dalgalar ise ışık enerjisidir.

İşitme, bir nesneyi ısıtma ile görünür ışık üretmeyi ifade eder. Bir işitme lambası aynı prensipte çalışır. Elektriği kullanarak en basit yapay ışık kaynağı, işitme lambasıdır. Burada, ince ve ince bir iplik üzerinden elektrik akımı geçirerek görünür ışık üretiriz. Akım, ipliğin sıcaklığının ışıklı hale gelmesi için gerekli dereceye kadar yükseltir.

İşitme Lambasının Tarihi

Genellikle Thomas Edison'ın işitme lambasını icat ettiğine inanılır, ancak gerçek tarih böyle değildi. Edison'dan önce birçok bilim insanı işitme lambası için prototipler tasarladı ve çalıştı. Bunlardan biri, İngiliz fizikçi Joseph Wilson Swan idi. Kayıtlara göre, ilk işitme lambası patentini aldı. Daha sonra Edison ve Swan, işitme lambalarını ticari ölçekte üretmek için bir araya geldiler.

İşitme Lambasının Yapısı

Iplik, iki bağlantı kablının arasında monte edilmiştir. Bir bağlantı kablosu ayak temasına, diğerleri ampulün metal tabanına sonlanır. Her iki bağlantı kablosu da ampulün alt ortasındaki cam destekten geçer. Ipliği ortasından destekleyen iki destek kablosu da cam desteğe monte edilmiştir. Ayak teması, yalıtım malzemeleri ile metal tabandan izole edilmiştir. Tüm sistem, renkli, fosforlu veya şeffaf cam ampul ile kaplanmıştır. Cam ampul, inert gazlarla doldurulmuş olabilir veya işitme lambasının kapasitesine bağlı olarak vakum halde olabilir.

İşitme lambalarının ipliği, uygun şekilli ve büyüklükteki cam ampul ile sıkıca vakumlanmıştır. Bu cam ampul, ipliği çevreleyen havadan izole ederek iplik oksidasyonunu önler ve iplik çevresindeki konveksiyon akımını minimize ederek ipliğin sıcaklığını yüksek tutar.

Cam ampul, argon gibi inert gazlarla %85, azot ile %15 oranında düşük basınçta doldurulmuştur. Inert gazlar, lambaların hizmet süresi boyunca iplik buharlaşmasını minimize etmek için kullanılır. Ancak, ampulün içindeki inert gazın konveksiyon akışı, lambanın işlemesi sırasında ipliğin ısı kaybına neden olabilir.

Yine, vakum, ısı için büyük bir yalıtım olmasına rağmen, lambanın işlemesi sırasında iplik buharlaşmasını hızlandırır. Gaz dolu işitme lambalarında, %85 argon ve %15 azot karışımı kullanılır. Bazen, kripton kullanılarak iplik buharlaşmasını azaltılabilir çünkü kripton gazının moleküler ağırlığı oldukça yüksektir.

Ancak bu daha pahalıdır. Atmosfer basıncının yaklaşık %80'inde gazlar ampule doldurulur. Gaz, 40 W'dan fazla güçlülükteki ampullere doldurulur. Ancak 40 W'dan az güçlülükteki ampuller için herhangi bir gaz kullanılmaz.

İşitme lambasının çeşitli parçaları aşağıda gösterilmiştir.

İşitme Lambasının Ipliği

Günümüzde, işitme lambaları 25, 40, 60, 75, 100 ve 200 watt gibi çeşitli güçlülüklerde mevcuttur. Ampullerin şekilleri farklı olabilir, ancak temel olarak hepsi yuvarlaktır. İşitme lambalarının ipliği için kullanılan ana malzemeler karbon, tantaliyum ve volframdır. Karbon, önceden iplik malzemesi olarak kullanılıyordu, ancak şu anda volfram en yaygın olarak kullanılmaktadır.

Karbon ipliğinin erime noktası yaklaşık 3500oC ve bu ipliğin çalışma sıcaklığı yaklaşık 1800oC olduğundan, buharlaşma şansı oldukça azdır. Bu nedenle, karbon iplikli işitme lambaları, iplik buharlaşmasından dolayı karanlık olmaz. Iplik buharlaşması, lambanın işlemesi sırasında iplik malzemesinin moleküllerinin cam ampulün iç duvarına yerleşmesi nedeniyledir.

Bu karanlık, lambanın uzun ömrü boyunca belirgin hale gelir. Karbon iplikli lambaların verimi iyi değildir, yaklaşık 4.5 lumen per watt'tır. Tantaliyum, iplik olarak kullanılmıştır, ancak verimi çok düşüktür, yaklaşık 2 lumen per watt'tır. Bu nedenle, tantaliyum genellikle iplik malzemesi olarak kullanılmaz.

Günümüzde en yaygın kullanılan iplik malzemesi, yüksek parlaklık verimi nedeniyle volframdır. Volfram, 2000oC'de çalışırken 18 lumen per watt verir. Bu verim, 2500oC'de çalışırken 30 lumen per watt'a ulaşabilir. Yüksek erime noktası, iplik malzemesi için önemli bir kriterdir, çünkü çok yüksek sıcaklıklarda buharlaşmadan kalıcı olması gerekir.

Volframın erime noktası, karbonun erime noktasından biraz daha düşüktür, ancak yüksek çalışma sıcaklıkları, volframı daha parlak hale getirir. Volfram ipliğinin mekanik dayanımı, mekanik titreşimlere karşı dayanıklı hale getirir.

İşitme Lambalarının Ömrü

Her ne kadar üretim teknolojisi ne olursa olsun, her türlü işitme lambası belirli bir ömrü vardır. Bu, tamamen önlenemese de minimize edilebilen iplik buharlaşma fenomeninden kaynaklanır.

Iplik buharlaşması nedeniyle, cam ampul zamanla karanlıklaşır. Iplik buharlaşması, ipliği inceltir, bu da ipliği daha az parlak hale getirir ve sonunda iplik kopar. İşitme lambaları doğrudan güç hatlarına bağlandığından, hat voltajındaki dalgalanmalar, lambanın performansını etkiler.

İşitme lambasının parlaklık veriminin, besleme voltajının karesine orantılı olduğu bulunmuştur, ancak aynı zamanda lambanın ömrünün, besleme voltajının 13üncü ila 14üncü kuvvetine ters orantılı olduğu görülmüştür. İşitme lambalarının ana avantajları, bu lambaların oldukça ucuz olması ve küçük alanlarda aydınlatmaya uygunsuz olmasıdır. Ancak, bu lambalar enerji verimli değildir ve yaklaşık %90'ı girdi elektrik enerjisi ısı olarak kaybedilir.

Piyasadaki İşitme Ampullerinin Uygunluğu

Piyasada çeşitli çekici şekiller ve boyutlardaki ampuller mevcuttur. PS30 lambalar, armut şeklindedir, T12 ampul, çapı 1.5 inç olan tüp formundadır, R40 ampul, çapı 5 inç olan reflektör ampul zarfındadır. Wattajlarına göre, piyasada 25, 40, 60, 75, 100, 150 ve 200W gibi güçlülüklerde ampuller mevcuttur. Aşağıdaki tabloyu takip ederek, işitme lambası hakkında önemli bilgileri alabilirsiniz.