Aydınlatma Çağına Işık Veren Ampulü Kim İcat Etti?

Aydınlatma çağına ışık veren ampulü kim icat etti?

İnsanlık tarihinin en önemli buluşlarından kabul edilen ampul, elektrikli aydınlatma teknolojisinde ışığı ilk yakan icattır. Peki, bu muhteşem icadın asıl sahibi kim diye merak ediyor musunuz? Birileri Edison mu dedi? Ya Tesla diyenler, hayır ya ne alakası var kesinlikle Swan diyenleri çok uzaktan duyar gibiyiz. İşin kronolojik süreci ise epey derin bilgiler taşıyor. Bu tartışmalı sürecin baş rollerindeki bilim adamlarını tanıyarak aydınlanma çağında bizleri hala aydınlatan ampulün kimler tarafından bulunduğu konusunda yola çıkıyoruz.

Öncelikle, ampulü tek başına icat eden Thomas Edison değildir diyoruz ama resmi patent sahibi olarak kabul edilir.

Her şey aslında vakum fiziğinin kurucusu Alman mucit Otto von Guericke’nin 1650’de vakum pompasını bulması ile başlar ve daha sonra pil, batarya ve elektrik konusundaki çalışmaların belirli bir olgunluğa ulaşması ile akkor telli lamba veya ampule ilişkin çalışmalar ortaya çıkmıştır. 1800’de Alessandro Volta basit şekilde parlayan bir tel ile akkor lambalar üzerine çalışır. Henry Woodward ve Mathew Evans aydınlatma üzerine denemelerde bulunur, fakat bunlar ticari ve pratik değillerdi. James Bowman Lindsay, Heinrich Göbel, William Edward Sawyer ve Moses Gerrish Farmer tarafından da elektrikli lambalar geliştirilmiştir. Bunlardan da bazıları, kısa ömürlü oldukları, üretilmesi pahalı oldukları ve yüksek elektrik akımı çektiklerinden ticarileşemediler.

Edison daha doğmamışken vefat eden Humphry Davy, Edison’dan önce doğan Sir Hiram Maxim ve onunla ortak çalışmış Sir Joseph Wilson Swan gibi 22 adet bilim adamının yaptığı çalışmalar ile ampulün icadında rol aldıklarını ise pek kimse bilmez maalesef.

Konu, tarihsel olarak incelendiğinde yeni soru işaretlerine ışık yakarken bazı bilinenler ise kısa devre olacaktır. Bu yüzden makalede en çok katkısı olan bilim adamları ve yaptığı çalışmalar tanıtılacaktır. “Su küçüğün söz büyüğün” diyerek yolculuğumuza Edison’dan 19 yıl önce doğmuş tarihsel yandaşı Swan ile başlıyoruz ama yazımızın sonunda anlatılacak Davy’nin 1800’de yaptığı çalışmalar ile akkor ampule ilk gülümseme gelmiştir.

Sir Joseph Wilson Swan

Sir Joseph Wilson Swan 1828 – 1914 İngiliz

Swan, 1828 yılında doğan İngiliz fizikçi ve kimyacıdır. Akkor lambanın (ampulünün) bağımsız geliştiricisi ve geliştirdiği ampulü ilk kez evlerde ve kamu binalarında kullanan ilk bilim adamı olarak tarihe imzasını atmıştır desek şaşırmayın. 1845’te William Robert Grove gaz atmosferinde sargılı platin filamentli bir lamba tasarlar hemen ardından 1850 yılında Swan havası kısmen boşaltılan cam ampulün içinde karbon kâğıt filamentleri kullanarak bir ampul icadı için kolları sıvar.

1860 yılına kadar sadece bir icat sergileyebilen Swan, karbon filamentli ve vakumlu bir lamba ile patentini alır. Yalnız Swan’ın iyi bir vakum kullanmaması ve yeterli elektrik gücüne sahip olmaması ortaya verimsiz ve az ışık üreten bir ampul ortaya çıkarmıştır.

1875 yılında daha iyi bir vakum ve filament olarak karbonlaştırılmış iplik kullanarak ürettiği ampulünün problemini çözmeye çalışır. Ancak birkaç dakika boyunca parlak ışıkla yandıktan sonra aşırı akım nedeniyle lamba bozulur. Bu arada 1877’de Amerika’da Charles Francis Brush karbon ark lambalarla birkaç cadde, ofis, bina ve bazı mağazalarda bunları kullanmaya başlar. Swan, vakum pompası alanında çalışan Charles Stearn ile ampul kararmasını önleyen bir yöntem geliştirir. 18 Aralık 1878’de, Newcastle’da geliştirdiği ince karbon telli ampulünün gösterimini ilk kez yapar. Ampule fazla akım verildiği için yanar ve ampulün nasıl ışık verdiğini yine gösteremez.

17 Ocak 1879’da Sunderland’ta bir konferansında geliştirdiği elektrikli lamba ile akkor elektrikli aydınlatma problemini çözmüştür ki bu Edison’un ilk başarılı laboratuvar denemesinden (22 Ekim 1879) neredeyse 1 yıl öncedir. Bu çalışma 3 Şubat 1879’da, 700 kişinin katıldığı Newcastle Edebiyat ve Felsefe Topluluğu’nda da gösterilir. 1879‘da ayrıca dünyada elektrikli ampullerle aydınlatılan ilk sokak Newcastle’daki Mosley Caddesi olur.

1880’de karbonlaştırılmış pamuk iplikli filament ile yaptığı ampul Edison’unkinden biraz daha uzun ömürlüydü çünkü Edison’un akıl edemediği ampulün iç kısmındaki hava boşaltılmıştır. Swan’ın aklına gelen bu fikir ile filmanetin yanarak tükenmesi sorunu çözülür. 27 Kasım 1880’de patentini (patent numarası: 4933) alır ve hemen sonrada seri üretime başlar. Üretilen bu lambalar, Swan ailesinin İngiltere’deki evlerinde ampulle aydınlatılan dünyanın ilk evi olur.

1881’de zamanın meşhur Londra Savoy tiyatrosunun aydınlatılmasında Swan’ın ürettiği ve yerleştirdiği akkor telli ampuller kullanılmıştır. Böylece dünyada ilk kez bir kamu binası tamamen elektrikle aydınlatılmıştır.

Swam’dan sonra ampul geliştirici deryasına Hiram Maxim dâhil olur.

 Sir Hiram Stevens Maxim

Sir Hiram Stevens Maxim 1840 – 1916 ABD

1840 doğumlu Maxim Amerikalı bir mucit ve mühendistir. 14 yaşında bir otomobil üreticisinin yanında çırak olarak, 24 yaşında makine üretiminde amcasının yanına yardımcı olarak girmiştir. Bilim ve mühendislik alanında ilk seyyar otomatik makineli tüfeği icat eden olarak bilinir. Babası, abisi ve çocukları makine mühendisliği ile ilgili alanlarda çalışmışlardır. Son derece yaratıcı bir genç olan Maxim, geliştirdiği bir saç kıvırma maşasıyla 1866’da ilk patentini alır. Bu buluşunu lokomotif farı izler.

Maxim, 2 Ağustos 1878’de aydınlatma alanında ilk patentini “elektrikli lambalarda iyileştirmeler” adında alır. Bu lambasında filament yoktur. 1878’de, ABD’de aydınlatma alanında çalışan ilk şirket olan United States Electric Lighting şirketine başmühendis olarak girer. Burada üretim yöntemini geliştirir ve edindiği kazanımlarla 1879’da New York şehrinde zamanın gökdelenlerinden 7 katlı Equitable Building binasının ilk elektrik ışıklarını kurup geliştirir.

Elektrikli lamba geliştiricisi olarak da bilinen Maxim’in arkadaşlarına “Buluşumun amacı kompakt ve küçük boyutta olup az maliyetli, hassas bir elektrikli lamba veya regülatör üretmektir. Bunlar her zaman istikrar gerektirir ve elektrikli makine ile bağlantılı olarak kullanır.” açıklaması elektrikli lambanın icadında yer almış tarihsel yankılardan biridir.

Toplamda 300’e yakın patenti olan Maxim’in elektrikli aydınlatma konusundaki patentleri, akkor ve ark lamba tasarımları ve üretim yöntemlerinden oluşuyordu. Maxim, 20 Temmuz 1880’de elektrikli akkor lambada kullandığı “M” şekilli filament için 230,310 numaralı ABD patentini alır.

Bu patentte karbon filament iletkeni ile kurşun tel arasında iyi bir elektriksel temas sağlamak ana temadır. 1881’de İngiltere’ye göç eder. 1882’de ticari olarak M şekilli filamente sahip lambasını üretmeye başlar.

Daha sonra dönen salıncak, uçan makineler ve askeri projeler üzerine çalışır. 1916’da Londra’da vefat eder.

Maxim ampulü geliştirerek, New York’ta Building binasına icat ettiği bu elektrik ampullerini takarak, ampulün kendi icadı olduğunu Edison’a göstermeye çalışır. Maxim ve Edison arasında patent anlaşmazlıkları aralarında rekabete yol açar. Maxim akkor filamentli ampulü ilk olarak ben buldum demiş olsa da, kurnazlığını kullanan ve patent kanunlarını iyi bilen Edison ilk patenti üzerine alır. Herhangi bir hak üstünlüğü alamayan Maxim, Edison’a yenik düşer ve Edison üretime geçer.

Thomas Alva Edison

Thomas Alva Edison 1847 – 1931 ABD

1840 yılında İngiliz mucit Warren De la Rue, cam ampulün içinde pahalı da olsa platin filament kullanır; bu Thomas Alva Edison‘un daha sonra deneyeceği fakat reddedeceği bir fikirdir. De la Rue, filament vakum içinde olmazsa havadaki oksijen ile kimyasal reaksiyona girip özelliğini yitireceği için ampulün içinden dışına havayı pompalar yani vakumlar. Yine de filamente elektrik sağlayan tellerin etrafına hava sızar. İşte bu noktada filament için iyi bir malzeme bulma ve havayı dışarıda tutma problemlerini aşmak için sayısız deney yapacak olan Edison tarih sahnesine girer.

Edison, 1847’de Ohio’da doğar. Yedi yaşındayken okula başlar, fakat öğrenme geriliği var diye okuldan ailesi tarafından alınır ve hatta ilkokul öğretmeni onun için, “O beyinsiz bir çocuk ve hiçbir işte başarılı olamaz!” der.

Daha sonra, kimyaya ilgi duymuş ve evde kendine küçük bir laboratuvar kurup bir süre sonra kendine bir telgraf makinesi yapar. İlk icadını 16 yaşında gerçekleştirir. Mors alfabesini bu arada öğrenir.

1863-68 yılları arasında ABD’de telgraf firmasında çalışır yaptığı kimyasal deneylerden birinin patlaması sonucu kovulur, 21 yaşındayken ilk atölyesini kurar, fakat iflas eder ve New York’a yerleşir.

Bu arada Amerika’da akkor lamba çalışmaları tüm hızıyla devam etmektedir. Kanadalı Henry Woodward ABD’de 4 Haziran 1875’te başvurduğu karbon filamentli lambanın patentini 29 Ağustos 1876’da alır (ABD  Patent numarası: 181,613). Lambasındaki karbon çubukları elektrotlar arasına amaca uygun hazırlanan boyut ve şekilde yerleştirir ve havası azaltılmış cam silindir veya küre içine bunları koyar. Bu lambalar piyasaya sürülse de yeterli başarı elde edemez. Daha sonra bu patenti 1879 yılında Edison’a satar.

Edison, Eylül 1878’de gaz ve yağ bazlı kapalı kullanım aydınlatma sistemi üzerinde çalışmaya başlar. Kapalı kullanım sistemi ile uzun süre dayanabilecek bir akkor lamba geliştirmeye başlar. Eski bilim adamlarının çalışmalarına göz gezdirerek devam eden Edison, Alessandro Volta’nın parlayan telin gösterisini, Henry Woodward ve Mathew Evans’ın icatlarını içeren akkor lambaları yeniden tasarlar. Edison, bir dizi elektrik ışığını ekonomik olarak yönetilebilir bir boyuta getirmek ve gereken bakır tel kalınlığını korumak için düşük miktarda akım çekecek bir lamba üretmek zorunda kalacağını fark eder ve düşük voltajda (110 V) çalışır.

1878 yılındaki pratik bir akkor lamba geliştirmek için yaptığı Menlo Park’taki çalışmaları ile 14 Ekim 1878 tarihinde ilk patentini ” Elektrikli Aydınlatmalarda İyileştirme” adı altında (ABD Patent numarası: 214,636) alır. Burada asıl çalışma elektrikli termal düzenleyici sistemi ile elektrik akımı kontrol edilerek ısının akkor halindeki maddenin (çift spiralli platin) erime noktasının altında tutulması ve böylece akkor maddenin hasar görmesinin engellenmesidir. İyi bir aydınlatma için platin çubukların iyi ısıtılması gerekiyordu ama yüksek ısı telin erimesi ile de sonuçlanabiliyordu. Anahtar, platinin ısısı çok artınca devreye giriyor ve elektriği kesiyordu. Bu çalışma filament, inert gaz veya cam fanus kısımlarının geliştirilmesi ile ilgili değildir. Edison’un ampule yaptığı en önemli ve bireysel tek katkısı bu sigorta (veya anahtarlama) sistemidir.

Bu patentten sonra ampul için 4 adet patent çalışması daha olur. Karbon filament için platin ve diğer metallerle deney yapmaya devam eden Edison araştırma ekibindeki Lewis Howard Latimer’in (1848-1928) icat ettiği karbon filament ile 1879’da çalışmaya karar verir. İlk deneyinde lamba 5 saat dayanır ve bunun üzerine sürekli çalışmaya devam eder. Sonunda 22 Ekim 1879’da model 9 numarası ile karbonlaştırılmış pamuk filamentli ilk akkor ampulünü 13,5 saatlik bir süre yakar. Edison defterine “9 numara gündüz 1.30’dan gece 03.00’e kadar yandı” notunu düşer. Bu çalışma için 4 Kasım 1879’da patent başvurusu yapar. “Elektrikli lamba” adında “US 223898 A” numaralı patent 27 Ocak 1880 tarihinde resmiyet kazanır. Bu çalışma aynı zamanda ilk ticari akkor lambadır ve hemen hemen 1200 saat yanmaktaydı.

Daha sonra Edison’un filament olarak kullandığı karbonize edilmiş filamentin uygun olmadığı görülür. Edison ve ekibi, karbonlaştırılmış bambu filamentleri ile olan çalışmalarında bunların 1200 saat üzerinde dayanabildiği gözlenmiştir. Günümüz tungstenden filamentlerinin 1500 saat dayanması dikkate alınırsa zamanına göre çok iyi bir sonuçtur.

Edison, bu güzel fikrin bugünkü Wyoming eyaletindeki Battle Lake kıyısında gördüğü bambu olta çubuğunun yıpranmış uçları ona akkor lamba icadında kullanılacak materyal fikrini vermiştir. Her ne kadar “Elektriği o kadar ucuza aydınlatacağız ki sadece zenginler mum yakacak” dese de 1 Ekim 1880 günü Menlo Park’taki “Edison Lamp Works” adlı tesislerinde evler için güvenli ampuller üretir ve tanesini 2,5 dolara satar. Bu çalışmalarda ona birçok bilim adamının eşlik ettiği unutulmamalıdır.

Amerikalı William Joseph Hammer, Aralık 1879’da Edison‘un laboratuvar asistanı olarak görevine başlar. Elektrik ampulünün icadında, geliştirilmesinde ve testlerinde en büyük katkıyı o sağlamıştır ve 1000’e yakın patenti bulunmaktadır.

Daha önce anlatıldığı gibi ilk ampulü 1878 yılında Joseph Swan geliştirir. Swan, geliştirdiği karbon telli ampulü 18 Aralık 1878’de Newcastle’da sergileyince Edison deneylerinde kullandığı platin tel yerine karbon tele geçer. Bunu duyan Swan ile Edison arasında mahkemelik olacak kadar büyük bir patent tartışması çıkar. Ticari çıkarlar uğrana iki mucit sonunda işi tatlıya bağlarlar ve 1883’te Edison-Swan (Ediswan Ltd.) Elektrikli Aydınlatma şirketini kurma ile taçlandırırlar ve fabrika 1886’da faaliyete girer.

Bu çalışmalara paralel ampul alanında çalışanlardan biri de İngiliz mucit St. George Lane-

Fox’tur. 10 Ocak 1882 Lane-Fox’ta karbon filamentli 97 watt gücünde bir lamba üretmiştir. 1883‘de en büyük icadı olan ısıtılmış bir filamentin moleküler boşlukta elektron yaymasını bulur. Bu buluş sıcak katot tüplerin temelini oluşturur.

Ampulün geliştirilme süreci devam eder. 1903’te General Electric (GE) Şirketinin kurucusu Edison ile kendini daha ekonomik filament bulmaya adayan Willis Rodney Whitney aynı watt gücünde %25 daha fazla ışık veren grafit telinden oluşan “metalize” karbonlu filamenti üretir.

1910’da yine GE çalışanı Amerikalı William David Coolidge (1873-1975) tungsten (wolfram) maddesini filament olarak ampullerde kullanarak devrim yapmıştır. Tungsten’i ayrıca 1913 yılında kendi ismiyle anılan X ışınları tüpünde sıcak katot olarak kullanmıştır.

Birçoğumuzun kalıplaşmış bilgilerle doğruluğunu tam olarak bilemediği gerçeklerden biridir ampulün icadı. Edison mühendislik ile ticareti birleştirerek icatlarını insanların günlük hayatlarında daha etkin nasıl kullanabilecekleri üzerine yoğunlaştırmıştır. Birçok bilim adamını kendi araştırma merkezinde çalıştırmış iş vermiştir. Hatta Edison bir dönem elektrik ampulünü geliştirmesi için Tesla’ya 50.000 dolar vaat eder. Tesla bu teklifi kabul eder ve buluşu geliştirir. Ancak kendisine verilen prim sözleri karşılık bulmaz Edison bir anlamda onu kandırmıştır ve Tesla istifa ederek, kendi şirketini kurar. Tesla ile Edison arasında asıl mücadele alternatif akım ve doğru akım üzerinedir ama yeri bu makale değildir.

1931 yılında 84 yaşında vefat eden Edison araştırmalarını, icatlarını, patentlerini, ticari kafası ile yoğurarak ampulleri seri üretime geçirebilmiştir. Kurduğu fabrikalardan Henry Ford (15 yıl çalışmıştır) gibi nice zenginler çıkmıştır. Bu onu en özel kılan niteliğidir.

Şimdiye kadar anlatılan ampulün icadında ve geliştirilmesinde adı geçen bilim adamlarına ilk ışığı veren, Edison doğmadan 18 yıl önce hayat ışığı sönen İngiliz bilim adamı Humphry Davy’dir. Bu alanda en önemli ilk kişidir denilebilir ve genellikle yazılı metinlerde az rastlanır.

 Sir Humphry Davy 

Sir Humphry Davy 1778 – 1829 İngiliz

Kendine güvenen, genç ve meraklı yılmaz bir bilim adamı düşünün. Binlerce voltaik pilini bir araya getirip, mum ve kandillerle aydınlandığımız bir çağı sonlandırıp teknolojisi ile çağımızı cıvıl cıvıl aydınlatacak olan bir bilim adamı. İşte bu İngiliz Sir Humphry Davy’nin ta kendisidir. Aslında, elektrikli akkor telle aydınlatma Davy‘nin gösterdiği gibi ark ışığı ile 1808’den beri vardı.

17 Aralık 1778’de Cornwall Penzance’de doğan İngiliz kimyager, fizikçi ve mucit olan Davy önceleri tahta oymacılığı ve sonradan çiftçilik yaparak geçimini sağlayan bir ailenin en büyük çocuğudur. 16 yaşında babasını kaybeden Davy bu durumdan dolayı annesine yardım etmek zorunda kalır. Felsefe, doğa, spor ve edebiyata ayırdığı fazla zamandan dolayı derslerinde fazla başarılı bir öğrenci değildir. Okuldan ayrılıp eczacılık yapan bir cerrahın yanında çırak olarak başlayan Davy kimya ile ilk kez orada, işi gereği çeşitli ilaçlar hazırlarken ilgilenmeye başlar. Bir yandan Latince, Yunanca ve Fransızca öğrenmeye çalışarak kendini yetiştirmeye çalışır.

Davy, tıpçı İngiliz Beddoes’in laboratuvar sorumlusu olma isteğini kabul ederek Londra bilim çevrelerinde adını duyurur. Aynı zamanda elektrik motorlarının mucidi Micheal Faraday onun asistanı olarak çalışmıştır.

Davy sentez yoluyla yeni gazlar hazırlar ve bunlardan biri de gülme gazı olarak bilenen azot protoksit’tir. Bileşikleri elektrik enerjisiyle ayrıştırarak elementleri saf olarak elde eder. 1817’de oksitlenme tepkimeleri (hidrojen, alkol) ve platinin katalitik özelliklerini bulur. Erimiş külden elektrik akımı geçirir ve bu yolla önce potasyum adını verdiği elementi, sonra da sodadan sodyum elementini ayırmayı başarır ve ertesi yıl da baryum, stronsiyum ve kalsiyumu bularak periyodik cetvelde ki eksiklikleri tamamlamaya yardımcı olmuş bir bilim adamıdır.

1800’de elektrikten ilk ışığı elde eden kişidir. 1801’de platin filament kullanmaya

başlar. 1802’de dünyanın en güçlü pili ile yüksek erime noktasına sahip platin ince şerit üzerinden akım geçirir ve ilk akkor ışığı elde eder. 1809’da ise karbon ark kıvılcım lambasını geliştirir.

1815’te maden ocaklarında grizu patlamalarına karşı kullanılan tel kafesli emniyet lambasını icat etmiştir. Çalışmalarını sürdürdüğü Londra’da binlerce pili bağlayarak üzerinden sabit elektrik akımı geçirdiği iki karbon filament ve platin sivri uçlar arasında kör edici kıvılcımla karanlık odayı aydınlatarak ampulün icadına temel atar. Elektrikli aydınlatma çağını sembolize eden Davy günümüz teknolojisi için ne kadar önemli bir bilim adamı son zamanlarda anlaşılmaya başlanmıştır.

Sağlık durumu bozulduktan sonra bilimsel çalışmalarına son vererek Avrupa ülkelerini dolaştıktan sonra 1828’de kendisinin yazıp resimlediği Salmonia adında bir balıkçılık kitabı yayımlar. Yarı felçli olarak yaşadığı son aylarında da ölümünden sonra yayımlanan “Gezinin Verdiği Avunma veya Bir Filozofun Son Günleri” adlı yaşam öyküsünü yazar.

İngiliz mucit Davy’nin ölümünden sonra ampulün icadı başlığı altında birçok bilim insan çalışmıştır. İçlerinden belki de en kurnazı ve ARGE ile ticareti aynı havuzda eritebilmesi ile 425’i aydınlatma alanında olmak üzere tam 1093 adet patent alan Thomas Edison kadar maalesef hiçbir bilim adamı ünlü olamamıştır.

Bu yazı, paranın aydınlatıcı gücünde sönen ışığın parıltısını minik bir ark ışığında aydınlatan parlak zekalara atfedilmiştir.

Kaynaklar

1. donsbulbs.com
2. bulbcollector.com
3. sundayadelajablog.com
4. fi.edu/history-resources/edisons-lightbulb
5. edisonmuckers.org/thomas-edison-lightbulb/
6. afflictor.com/tag/thomas-edison/
7. ebah.com.br/content/ABAAAAK70AD/primeiras-lampadas-incandescentes
8. lamptech.co.uk
9. players.brightcove.net/
10. thoughtco.comdonsbulbs.com
11. energy.gov/articles/history-light-bulb
12. ideafinder.com/history/inventions/lightbulb.htm
13. truemania.blogspot.com.tr/
14. biography.com/people/thomas-edison-9284349#!
15. historiesa2z.blogspot.com.tr
16. ideafinder.com/history/inventors/swan.htm
17. menloparkmuseum.org/history/thomas-edison-and-menlo-park/
18. home.frognet.net/~ejcov/index40.html
19. ethw.org/Early_Light_Bulbs
20. pdfpiw.uspto.gov energy.gov/articles/history-light-bulb

♥ Ampulün icadına katkı sağlamış mucit bilim adamlarının ortak özellikleri;

– Sebat,
– İletişim,
– Soruna odaklanma,
– Başarılı insanlarla başarıya ortak olmalarıdır.

Heval Baran ve Dr. Zekeriya Doğruyol