View
918
Download
56
Category
Preview:
Citation preview
LAMPU HEMAT ENERGI
Disusun guna memenuhi tugas Mata Kuliah Teknik Penerangan
FAKULTAS TEKNIKJURUSAN ELEKTRO
A. PENDAHULUAN
Tenaga listrik saat ini merupakan sumber energi yang sangat
penting bagi kehidupan kita baik dalam kehidupan sehari-hari rumah
tangga, kegiatan industry maupun kegiatan komersial. Energi listrik
dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan penerangan dan juga proses
produksi yang melibatkan barang-barang elektronik dan alat-alat atau
mesin industri.
Pada kondisi krisis energi listrik seperti yang terjadi di Sumatera
Selatan beberapa tahun lalu, dimana sering terjadi pemadaman listrik
bergilir oleh PLN, hal itu tentunya berdampak terjadinya kerugian pada
konsumen, bukan saja kerusakan peralatan listrik itu sendiri namun
menimbulkan biaya tinggi karena pembayaran iuran listrik mahal setiap
bulannya.
Salah satu usaha untuk menanggulangi krisis itu adalah
melakukan penghematan energi listrik diantaranya penggunaan
lampu hemat energi.
B. PEMBAHASAN
1. Sejarah Perlampuan
Sejarah perkembangan perlampuan bermula pada puluhan
abad yang lalu dari suatu penemuan manusaia yang membutuhkan
penerangan (cahaya buatan) untuk malam hari dengan cara
menggosok-gosokan batu hingga mengeluarkan api/cahaya,
kemudian dari api dikembangkan dengan membakar benda-benda
yang mudah menyalan hingga membentuk sekumpulan cahaya dan
seterusnya samapi ditemukan bahan bakar minyak dan gas yang
dapat digunakan sebagai bahan penyalaan untuk lampu obor,
lampu minyak maupun lampu gas.
Teknologi berkembang terus dengan ditemukannya lampu
listrik oleh Thomas Alpha Edison pada tanggal 21 Oktober 1879 di
laboratorium Edison-Menlo Park, Amerika. Prinsip kerja dari lampu
listrik tersebut adalah dengan cara menghubung singkat listrik pada
filamen carbon ( C ) sehingga terjadi arus hubung singkat yang
mengakibatkan timbulnya panas. Panas yang terjadi dibuat hingga
suhu tertentu sampai mengeluarkan cahaya, dan cahaya yang
didapat pada waktu itu baru mencapai 3 Lumen/W (Lumen =
satuan arus cahaya).
Baru lima puluh tahun kemudian, tepatnya Tahun 1933
filamen carbon diganti dengan filamen tungsten atau Wolfram (=wo)
yang dibuat membentuk lilitan kumparan sehingga dapat
meningkatkan Eficacy lampu menjadi + 20 Lumen/W. Sistem
pembangkitan cahaya buatan ini disebut sistem pemijaran
(Incondescence). Revolosi teknologi perlampuan berkembang
dengan pesatnya.
Pada tahun 1910 pertama kali digunakan lampu luah
(discharge) tegangan tinggi. Prinsip kerja lampu ini menggunakan
sistem emisi-elektron yang bergerak dari Katoda menuju Anoda
pada tabung lampu akan menumbuk 'atom-atom media gas yang
ada di dalam tabung tersebut, akibat tumbukan akan menjadi
pelepasan energi dalam bentuk cahaya. Sistem pembangkitan
cahaya buatan ini disebut Luminescence (berpendarnya energi
cahaya keluar tabung).
Media gas yang digunakan dapat berbagai macam. Tahun
1932 ditemukan lampu luah dengan gas Sodium tekanan rendah,
dan tahun 1935 dikembangkan lampu luah dengan gas Merkuri,
dan kemudian tahun 1939 berhasil dikembangkan lampu
Fluorescen, yang biasa dikenal dengan lampu neon. Selanjutnya
lampu Xenon tahun 1959. Khusus lampu sorot dengan warna yang
lebih baik telah dikembangkan gas Metalhalide (Halogen yang
dicampur dengan Iodine) pada tahun 1964, sampai pada akhirnya
lampu Sodium tekanan tinggi tahun 1965. Prinsip emisi elektron ini
yang dapat meningkatkan efficacy lampu diatas 50 Lumen/W, jauh
lebih tinggi dibanding dengan prinsip pemijaran. Hal ini jelas karena
rugi energi listrik yang diubah menjadi energi cahaya melalui
proses emisi elektron dapat dihemat banyak sekali dibanding
dengan cara pemijaran dimana energi listrik yang diubah menjadi
energi cahaya banyak yang hilang terbuang menjadi energi panas
(sebelum menjadi energi cahaya). Distribusi energi yang diubah
menjadi energi cahaya.
Pada era yang terakhir telah dikembangkan lampu pijar
dengan sistem induksi magnet yang mempunyai umur paling lama
dari lampu-lampu jenis lain + 60.000 jam. Namun hal ini masih
dalam tahap penelitian dan pengembangan guna mendapat nilai
ekonomi yang lebih baik (benefit/cost rtio).
Untuk sistem penerangan dekade 1990-an yang banyak
digunakan oleh masyarakat umum saat ini adalah jenis lampu
frluorescen kompak model SL atau PL dan ini yang dikenal lampu
hemat energi (LHE).
2. Definisi Lampu Hemat Energi
Pada prinsipnya lampu hemat energi menggunakan lebih
sedikit listrik daripada lampu pijar biasa. Pada bagian lampu jenis
ini terdapat sebuah pipa hampa udara yang berisi uap air raksa.
Akibat percikan listrik, uap air raksa berubah menjadi cahaya.
Kemudian cahaya radio-aktif lemah ini bereaksi dengan fosfor yang
terdapat pada bagian dalam lampu, sehingga mengeluarkan sinar
yang terang. Bila dibandingkan dengan lampu pijar biasa, panas
yang terbuang pada jenis lampu ini jauh lebih sedikit. Tetapi kita
harus membayar sedikit lebih mahal daripada lampu pijar biasa.
Karena pada tabung lampu yang begitu sempit harus dipasang
sebuah resistor kecil yang berfungsi untuk menghasilkan tegangan
listrik yang tepat.
3. Kriteria Lampu Hemat Energi
Salah satu upaya penghematan energi listrik tidak terlepas
pada satu hal yang sangat penting, yaitu menentukan jenis
lampunya. Pilihlah lampu yang paling tepat. Satu hal yang perlu kita
ketahui bahwa watt besar tidak berarti lampu tersebut lebih terang,
tetapi watt besar sudah pasti berarti biaya pengoperasian (tagihan
listrik) lebih mahal. Untuk memilih lampu, ada beberapa kriteria
yang perlu kita ketahui, antara lain :
3.1. Temperatur Warna (Color Temperature)
Merupakan warna cahaya yang diterima ketika
melihat ke sumber cahaya. Temperatur warna ini membuat
kita seolah-olah merasakan kehangatan suatu ruangan. Tiap
lampu memiliki temperatur warna yang berbeda
(dilambangkan dengan Kelvin (K)). Setiap lampu yang
memiliki temperatur warna yang sama akan memiliki tampilan
warna yang sama. Semakin tinggi tingkat temeperatur warna
suatu lampu, suasana ruangan yang ditimbulkan akan
semakin dingin.
Tabel 1 Temperatur Warna
Perbedaan tampak objek yang kita lihat di bawah sumber
cahaya yang memiliki temperature warna yang berbeda,
terlihar pada gambar berikut :
Gambar 1 Objek dengan Temperatur Warna Berbeda
Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa untuk ruangan
yang perlu suasana penuh kehangatan (kamar, ruang
keluarga) sebaiknya menggunakan lampu yang termasuk
pada criteria warm. Sedangkan untuk tempat kerja,
sebaiknya gunakan lampu dengan kategori cool.
3.2. Renderasi Warna (Color Rendering)
Renderasi warna merupakan efek cahaya pada
objek yang ditangkap mata, yang ditimbulkan oleh cahaya
(symbol : Ra). Semakin besar renderasi lampu suatu warna,
warna objek yang terlihat oleh mata akan semakin mendekati
warna aslinya, atau bahkan semakin baik.
Gambar 2 Renderasi Warna
Temperatur Warna dan Renderasi Warna pada sebuah lampu
dapat kita ketahui karena biasanya tertulis pada lampu.
Tabel 2Perbandingan Renderasi Warna dan Temperatur Warna
Beberapa Lampu
3.3. Lumen Output (Lumen)
Merupakan jumlah cahaya yang dikeluarkan setiap
detiknya oleh sumber cahaya. Biasanya, untuk jenis lampu
yang sama, semakin besar watt-nya, semakin tinggi lumen
outputnya. Semakin besar lumen output, berarti semakin
terang warna yang dihasilkan.
3.4. Efficacy (Watt)
Merupakan konsumsi listrik untuk dapat mengeluarkan
banyaknya cahaya dari lampu. Perbedaan lampu hemat
energi dan lampu pijar terletak pada efficacy ini. Lampu hemat
energy 5 watt memiliki kuat terang yang sama dengan lampu
pijar 25 watt. Berarti, untuk menghasilkan kuat terang yang
sama, lampu pijar memiliki daya yang jauh lebih kecil, ini
berarti kita menghemat konsumsi daya, yang berarti
penghematan listrik.
Tabel 3Perbandingan Lampu Hemat Energi dan Lampu Pijar
3.5. Life Time (Hours)
Life time atau umur lampu berpengaruh pada
seringnya kita mengganti lampu. Lampu hemat energi
biasanya memiliki umur lampu yang jauh lebih lama
dibandingkan dengan lampu pijar.
Tabel 4Perbedaan Lumen Output, Efficacy, dan Umur
beberapa jenis lampu :
Selain itu lampu hemat energi memiliki bentuk yang
kompak dan sama ukurannya dengan lampu pijar, sehingga
dapat dipasang di semua jenis downlight. Yang membuat
lampu hemat energi membutuhkan energi yang lebih sedikit
adalah karena lampu tersebut memakai ballast elektronik.
Ballast elektronik ini berfungsi sebagai pembatas arus
sehingga energi listrik yang diambil oleh lampu tersaring
ballast dan tidak langsung menuju ke kawat pijar lampu.
Teknologi yang ada pada ballast elektronik mampu
memancarkan cahaya yang sama terangnya dengan lampu
biasa.
4. Beberapa Jenis Lampu Hemat Energi
Semenjak diciptakannya lampu ratusan tahun silam sudah
semakin beragam jenis dan teknologi perlampuan didunia. Untuk
saat ini masyarakat sudah mulai meninggalkan penggunaan lampu
pijar (bohlam) yang dirasa boros dan beralih menggunaan Lampu
Hemat Energi antara lain lampu TL dan lampu LED.
4.1. Lampu TL (Tabular Lamp)
Definisi lampu tabung. Lampu tabung atau lampu TL
(Tubular Lamp) yaitu jenis lampu pelepasan gas berbentuk
tabung, berisi uap raksa bertekanan rendah. Radiasi ultraviolet
yang ditimbulkan oleh ion gas raksa oleh lapisan fosfor dalam
tabung akan dipancarkan berupa cahaya tampak (gejala
fluorensensi). Elektroda yang dipasang pada ujung-ujung
tabung berupa kawat lilitan pijar dan akan menyala bila dialiri
listrik.
Lampu TL juga disebut dengan lampu pendar yaitu
salah satu jenis lampu lucutan gas yang menggunakan
daya listrik untuk mengeksitasi uap raksa. Uap raksa yang
tereksitasi itu menghasilkan gelombang cahaya ultraungu
yang menyebabkan lapisan fosfor berpendar dan menghasil-
kan cahaya kasatmata. Lampu pendar mampu menghasilkan
cahaya secara lebih efisien dari pada lampu pijar.
4.1.1. Rangkaian Lampu TL Dengan Trafo Ballast.
Rangakaian lampu TL dengan trafo ballast seperti pada
gambar rangkaian elektronika dibawah dapat digunakan untuk
pemasangan lampu TL. Rangkaian lampu TL dengan trafo
ballast seperti ini dapat digunakan untuk berbagai ukuran
daya lampu TL yang digunakan sesuai dengan trafo ballas
yang digunakan. Rangkaian lampu TL dengan trafo ballas
membutuhkan starter untuk proses menyalakan lampu TL
pada setiap kali menghidupkan lampu TL.
Starter pada lampu TL pada umumnya selalu terpasang
pada rangkaian lampu TL tersebut, akan tetapi pada saat
lampu telah menyala komponen starter lampu TL ini dapat
dilepas. Rangkaian lampu TL secara lengkapa dapat dilihat
pada gambar berikut :
Gambar 3Rangkaian Lampu TL Dengan Trafo Ballast
Rangkaian lampu TL menggunakan ballast transformer
sangat sederhana seperti terlihat pada gambar skema lampu
TL diatas diatas. Rangkaian lampu TL diatas terdiri dari ballast
traformer, lampu TL dan starter lampu TL. Skema lampu TL
diatas dapat digunakan untuk lampu TL dengan daya sesuai
transformer ballast yang digunakan. Sebagai contoh apabila
mengunakan transformer ballast 40 watt maka dapat
menggunakan lampu TL 40 watt atau bila menggunakan
transformer ballast 10 watt maka dapat menggunakan lampu
TL dengan daya 10 watt. Rangkaian lampu TL dengan
transformer ballast diatas bersifat universal dalam perakitan-
nya, bentuk rangkaian lampu TL tidak berubah untuk daya
lampu TL yang diguanakan, hanya trafo ballast yang harus
disesuaikan dengan beban lampu TL yang akan dipasang.
4.1.2. Jenis - Jenis Lampu TL
Jenis lampu ini juga dikenal dengan lampu neon.
Dewasa ini lampu neon bentuknya macam-macam, ada yang
bentuknya memanjang biasa, bentuk spiral atau tornado, dan
ada juga yang bentuk memanjang vertikal dengan fitting
(bentuk pemasangan ke kap lampu) yang mirip seperti lampu
pijar biasa. Lampu TL lebih hemat energi dibandingkan lampu
pijar, karena lebih terang. Untuk lampu TL yang baik (merk
bagus), bisa bertahan 15.000 jam atau setara dengan 10
tahun pemakaian, harganya juga sekitar 10x lampu pijar biasa.
Sedangkan lampu TL yang berkualitas buruk mungkin bisa
bertahan 4-6 bulan saja (dewasa ini banyak bermunculan
merk lampu 'hemat energi' yang murah, namun kualitasnya
rendah).
Gambar 4 Lampu TL saat ini juga banyak memiliki varian dan bentuk seperti diatas dengan fitting ulir yang biasa dipakai untuk
lampu bohlam biasa.
Gambar 5 Lampu TL yang banyak digunakan sejak dulu dengan fitting
khusus untuk lampu TL yang panjang.
Dengan jumlah watt (energi listrik) yang lebih kecil,
lampu TL atau neon lebih murah digunakan daripada membeli
lampu pijar biasa, dan saat ini jenis lampu TL juga bervariasi
baik bentuk, fitting pemasangan, serta warna cahayanya ada
yang putih, kuning, dan warna lainnya. Dengan keseimbangan
antara harga dan lama pemakaian, lampu TL banyak
digunakan untuk penerangan toko, mall, serta tempat-tempat
lain yang membutuhkan cahaya terang dan lebih hemat
energi. Warna cahaya lampu pijar adalah : kuning (2'700 K -
3'000 K), netral (3'500 K - 4'500 K) putih (5'500 K - 6'500 K).
4.1.3. Karakteristik Lampu TL (Fluorescent Lamp).
Karakteristik dari lampu TL ini, adalah mampu
menghasilkan cahaya output per watt daya yang digunakan
lebih tinggi daripada lampu bolam biasa (incandescent lamp).
Gambar 6Karakteristik Lampu TL
Sebagai contoh, sebuah penelitian menunjukkan bahwa
32 watt lampu TL akan menghasilkan cahaya sebesar 1700
lumens pada jarak 1 meter sedangkan 75 watt lampu bolam
biasa (lampu bolam dengan filamen tungsten) menghasilkan
1200 lumens. Atau dengan kata lain perbandingan effisiensi
lampu TL dan lampu bolam adalah 53 : 16. Efisiensi disini
didefinisikan sebagai intensitas cahaya yang dihasilkan dibagi
dengan daya listrik yang digunakan.
4.1.4. Prinsip Kerja Lampu TL (Fluorescent Lamp).
Ketika tegangan AC 220 volt di hubungkan ke satu set
lampu TL maka tegangan diujung-ujung starter sudah cukup
untuk menyebabkan gas neon didalam tabung starter untuk
panas (terionisasi) sehingga menyebabkan starter yang
kondisi normalnya adalah normally open ini akan ‘closed’
sehingga gas neon di dalamnya dingin (deionisasi) dan dalam
kondisi starter ‘closed’ ini terdapat aliran arus yang
memanaskan filamen tabung lampu TL sehingga gas yang
terdapat didalam tabung lampu TL ini terionisasi.
Pada saat gas neon di dalam tabung starter sudah
cukup dingin maka bimetal di dalam tabung starter tersebut
akan ‘open’ kembali sehingga ballast akan menghasilkan
spike tegangan tinggi yang akan menyebabkan terdapat
lompatan elektron dari kedua elektroda dan memendarkan
lapisan fluorescent pada tabung lampu TL tersebut. Perstiwa
ini akan berulang ketika gas di dalam tabung lampu TL tidak
terionisasi penuh sehingga tidak terdapat cukup arus yang
melewati filamen lampu neon tersebut. Lampu neon akan
tampak berkedip. Selain itu jika tegangang induksi dari ballast
tidak cukup besar maka walaupun tabung neon TL tersebut
sudah terionisasi penuh tetap tidak akan menyebabkan
lompatan elektron dari salah satu elektroda tersebut. Besarnya
tegangan spike yang dihasilkan oleh trafo ballast dapat
ditentukan oleh rumus berikut :
V = L di/dt
Jika proses ‘starting up yang pertama tidak berhasil maka
tegangan diujung-ujung starter akan cukup untuk
menyebabkan gas neon di dalamnya untuk terionisasi (panas)
sehingga starter ‘closed’. Dan seterusnya sampai lampu TL ini
masuk pada kondisi steady state yaitu pada saat
impedansinya turun menjadi ratusan ohm . Impedansi dari
tabung akan turun dari dari ratusan megaohm menjadi ratusan
ohm saja pada saat kondisi ‘steady state’. Arus yang ditarik
oleh lampu TL tergantung dari impedansi trafo ballast seri
dengan impedansi tabung lampu TL. Selain itu karena tidak
ada sinkronisasi dengan tegangan input maka ada
kemungkinan pada saat starter berubah kondisi dari ‘closed’
ke ‘open’ terjadi pada saat tegangan AC turun mendekati nol
sehingga tegangan yang dihasilkan oleh ballast tidak cukup
untuk menyebabkan lompatan elektron pada tabung lampu
TL.
4.2. Lampu LED
Teknologi terbaru perlampuan saat ini adalah teknologi
berbasis Solid State Lighting (SSL) atau LED (Light Emitting
Diode) merupakan generasi terbaru lampu sebagai pengganti
lampu pijar atau halogen taupun jenis lampu lainnya. Lampu
LED (Light Emitting Diode) melakukan proses dioda cahaya
yang merupakan suatu semikonduktor yang memancarkan
cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi
tegangan maju. Gejala ini dinamakan elektroluminesensi.
Warna yang dihasilkan dari lampu LED bergantung pada
bahan semikonduktor yang digunakan.
LED pertama kali ditemukan oleh Shuji Nakamura yang
merupakan seorang peneliti dari Jepang pada tahun 1993.
Generasi pertama lampu LED berwarna biru dan putih.
Gambar 7 Jenis Lampu LED
Lampu ini merupakan sirkuit semikonduktor yang
memancarkan cahaya ketika dialiri listrik. Sifatnya berbeda
dengan filamen yang harus dipijarkan (dibakar) atau lampu TL
yang merupakan pijaran partikel. Lampu LED memancarkan
cahaya lewat aliran listrik yang relatif tidak menghasilkan
banyak panas. Karena itu lampu LED terasa dingin dipakai
karena tidak menambah panas ruangan seperti lampu pijar.
Lampu LED juga memiliki warna sinar yang beragam, yaitu
putih, kuning, dan warna-warna lainnya.
Lampu LED merupakan lampu paling hemat energi
diantara jenis lampu lainnya, meskipun harganya relatif mahal
Meskipun demikian, lampu LED dianjurkan digunakan dengan
pertimbangan bahwa energi (watt) yang dipakai sangat kecil
sehingga menggunakan lampu LED sama dengan
menghemat listrik hingga 1/5 dari biasanya. Lampu LED juga
bisa bertahan sangat lama hingga 20an tahun.
4.2.1. Prinsip Kerja lampu LED
Lampu LED terbuat dari pencampuran galium nitrida
(GaN) dengan fosfor kuning. Warna kuning yang dihasilkan
merangsang penerima warna merah dan hijau di mata
manusia. Kombinasi antara warna kuning dari fosfor dan
warna biru dari substrat akan memberikan kesan warna putih
bagi mata manusia. Dengan segala kelebihannya itu, tak
heran bila LED kerap dipakai untuk alat-alat penerangan yang
berada di ruang terbuka. Misalnya papan iklan raksasa
(billboard), lampu kendaraan, lampu taman, hingga lampu lalu
lintas, bahkan handphone serta laptop pun sudah
menggunakan jenis lampu ini.
Lampu pijar dan neon tidak berguna lagi setelah
bohlamnya (kaca pelindung) pecah, namun tidak demikian
dengan lampu LED. Lampu ini merupakan jenis solid-state
lighting (SSL), artinya lampu yang menggunakan kumpulan
LED serta benda padat lainnya sebagai sumber
pencahayaannya, sehingga lampu LED tidak mudah rusak bila
terjatuh atau bohlamnya (kaca pelindung) pecah. Kumpulan
LED diletakkan dengan jarak yang rapat untuk memperterang
cahaya.
Umumnya, lampu LED memiliki 4 macam warna yang
kasat mata, yaitu merah, kuning, hijau, dan biru. Untuk
menghasilkan sinar putih yang sempurna, spektrum cahaya
dari warna-warna tersebut digabungkan. Yang paling umum
dilakukan adalah penggabungan warna merah, hijau, dan biru
yang disebut RGB. Sampai saat ini, pengembangan terus
dilakukan untuk menghasilkan lampu LED dengan komposisi
warna seimbang dan berdaya tahan lama.
4.2.2. Keunggulan lampu LED
Lampu LED memiliki sifat yang tidak memancarkan
panas, sehingga sangat nyaman untuk digunakan pada
ruangan apapun. LED Technology memiliki banyak
keunggulan dengan jenis yang berbagai macam, maka dari itu
kita menyediakan jenis LED yang anda butuhkan. Maka dari
itu dibutuhkan produk yang tepat serta ahli dalam penempatan
LED tersebut. Dibawah berikut adalah jenis LED yang banyak
digunakan Indonesia.
LED Studio membentuk team untuk mempelajari LED
Technology yang sudah banyak dipakai oleh luar negri, baik
dari kebutuhan customer Indonesia. Lalu mempelajari produk
LED yang telah ada di Indonesia sehingga mengetahui pasar
dan harga secara akurat keunggulan maupun kekurangan
competitor LED saat ini di Indonesia. Kemudahan serta
kenyamanan menjadi prioritas utama belanja dengan kami
dengan menyediakan berbagai macam warna maupun jenis
LED.
Berikut ini beberapa kelebihan dari Lampu LED yang
tidak dimiliki teknologi lampu yang sebelumnya :
Jauh lebih hemat.
Usia hidup lampu sangat panjang (garansi produk rata-rata
1 tahun)
Mampu menciptakan suasana mewah pada ruangan.
Warnanya natural, terang, tetapi tidak menyilaukan mata.
Tidak memancarkan panas, sehingga ruangan menjadi
lebih nyaman.
Ramah lingkungan dan mendukung GO GREEN, karena
Lampu LED bebas merkuri.
Tidak memancarkan radiasi UV.
C. KESIMPULAN
Dengan semakin mahalnya energi listrik sudah seharusnya kita
lebih berhemat dalam penggunaan energy listrik. Penggunaan Lampu
Hemat Energi (LHE) merupakan salah satu upaya untuk penghematan
energi listrik dan dengan biaya yang lebih ekonomis. Lampu Hemat
Energi yang saat ini banyak dipakai adalah Lampu TL dan LED.
DAFTAR PUSTAKA
(www.astudioarchitect.com)
(www. ahmadbaihak.blogspot.com )
(www.esdm.go.id/berita/listrik)
(www.dhecaulza.com)
Recommended