bab ii dasar teori 2.1 tinjauan pustakarepository.ump.ac.id/7405/5/bab ii_arif...

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Murakarai (1985), melakukan penelitian tentang Flourescent Discharge

Lamp, lampu pelepasan fluoresensi dari keluaran cahaya yang ditingkatkan

memiliki sejumlah lapisan fosfor yang ditumpuk pada substrat tabung kaca

sehingga konsentrasi aktivator untuk lapisan fosfor yang terletak di dekat substrat

kaca kurang dari itu untuk lapisan fosfor yang terletak pada posisi yang jauh dari

substrat kaca, sehingga membentuk lapisan fosfor yang memiliki faktor refleksi

rendah terhadap sinar ultraviolet pada sisi pelepasan listrik, dan lapisan fosfor

untuk meningkatkan efisiensi kuantum dan faktor refleksi tinggi terhadap sinar

ultraviolet di sisi substrat kaca. Sinar ultraviolet yang dihasilkan dengan pelepasan

listrik disebabkan diserap sebanyak mungkin oleh lapisan fosfor sehingga

meningkatkan keluaran cahaya. Lampu yang digunakan dalam, misalnya bidang

iluminasi.

Zhao (2003), melakukan penelitian High Power,High Luminous Flux

Light Emiting Diode And Method Of Making Same, lampu pancaran cahaya

beriringan tinggi bercahaya (LED) terdiri dari substrat, struktur pemancar cahaya,

elektrode pertama dan elektroda kedua. LED memiliki desain tata letak

permukaan atas di mana elektroda pertama memiliki sejumlah kaki yang

membentang dalam satu arah, dan elektroda kedua memiliki sejumlah kaki yang

membentang ke arah yang berlawanan. Setidaknya sebagian dari kaki elektroda

5

Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018

6

pertama diselingi dan dipisahkan terpisah dari bagian kaki elektroda kedua. Ini

menyediakan konfigurasi yang meningkatkan penyebaran arus sepanjang kaki

kedua elektroda.

Pringatun (2011) melakukan serangkaian analisa data terhadap beberapa jenis

lampu penerangan jalan Tol Semarang – Solo yaitu lampu Induksi LVD (THE

LOW VOLTAGE DIRECT), lampu HPL – N, lampu SON – T, lampu HPI – T dan

lampu LED dengan daya sesuai yang ada di pasaran maka dapat ditarik suatu

kesimpulan bahwa :

1. Kuat Penerangan ( Iluminasi ) pada lampu eksisting Tol Semarang – Solo

adalah sebagai berikut :

a. Lampu SON – T 150 W = 19.43 lux

b. Lampu SON – T 250 W = 36.27 lux

sesuai dengan ketentuan dari SNI 7391:2008 hlm. 8 yang memberikan

standar iluminasi antara 15 lux – 20 lux.

2. Karakteristik beberapa jenis lampu penerangan jalan

a. Peringkat lampu yang memiliki intensitas cahaya, iluminasi, luminasi

dan efikasi cahaya dari yang terbaik ke yang terburuk adalah SON –

T, LVD, LED, HPI – T, HPL – N.

b. Peringkat lampu yang memiliki Photopic Luminous fluks dari yang

terbaik ke yang terburuk adalah LED, LVD, HPI – T, SON – T, HPL

– N.


7

Dengan kesetaraan intensitas cahaya, iluminasi dan luminasi, total daya lampu

SON – T sebesar 19.050 W adalah yang terhemat, dengan kesetaraan Photopic

Luminous fluks total daya lampu SON – T adalah yang terhemat kedua.

Muhaimin (2001) Aliran rata – rata energi cahaya adalah arus cahaya atau

fluks cahaya. Arus cahaya didefinisikan sebagai jumlah total cahaya yang

dipancarkan oleh sumber cahaya setiap detik.

Saputro (2013) melakukan penelitian tentang penggunaan tentang lampu LED

pada penerangan rumah maupun jalan. Di Indonesia sendiri penggunaan LED

dalam penerangan masih jarang digunakan,ini karena harga dari lampu LED yang

cukup mahal jika dibandingkan dengan lampu yang biasa digunakan. Pembuatan

LED dilakukan berdasarkan kebutuhan tegangan yang umumnya digunakan oleh

konsumen, yaitu pada tegangan 220 V.Maka susunan LED yang paling tepat

adalah rangkaian seri, yaitu dengan 36 buah LED, LED ini sendiri disuplai oleh

tegangan 220V yang sudah disearahkan sehingga sesuai dengan kebutuhan dari

total LED yang dipasang. Sehingga tegangan keluaran dari suplai adalah tegangan

searah, bukan lagi tegangan bolak – balik.

Pada percobaan dilakukan pengujian menggunakan PQA dan lux meter untuk

mendapatkan data yang dibutuhkan. Salah satu faktor yang mempengaruhi nilai

lumen/watt dari lampu LED adalah nilai binning dari LED tersebut, bahwa

semakin besar nilai binning suatu bahan atau produk maka semakin jelek

kualitasnya.

Agam (2015) Nilai efikasi luminus dari lampu LED paling tinggi sehingga

energi buanganya paling rendah. Energi dari lampu jenis pijar paling banyak. Hal


8

ini menunjukan bahwa lampu LED memiliki tingkat efisiensi energi paling besar

dibandingkan dengan lampu fluorescent dan lampu pijar, dimana lampu pijar

memiliki tingkat efisiensi paling kecil dibandingkan jenis lampu lain. Perbedaan

tingkat efisiensi dari ketiga lampu yang diteliti disebabkan oleh cara kerjanya

yang berbeda-beda.

Lampu pijar yang memiliki tingkat efisiensi paling rendah dikarenakan prinsip

kerja utama dari lampu pijar agar bisa menyala adalah pemanasan elektron pada

filament wolfarm, sehingga sebagian besaran energi listrik yang masuk diubah

menjadi energi panas (kalor) dan hanya sebagian kecil yang diubah menjadi

energi cahaya. Lampu jenis flourescent memiliki tingkat efisiensi lebih besar

dibandingkan lampu pijar, hal ini karena cara kerja lampu flourescent untuk bisa

menyala tidak hanya memanfaatkan transisi energi dari pemanasan elektron, tetapi

juga memanfaatkan pendaran gas kimia. Lampu LED yang memiliki tingkat

efisiensi paling besar dikarena kan prinsip kerja utama lampu LED untuk dapat

menyala tidak lagi menggunakan pemanasan elektron, melainkan hanya

memanfaatkan pelepasan energi dari elektron yang dialirkan oleh dioda, sehingga

lebih banyak energi cahaya yang dihasilkan.

Primadiyono (2015) bagaimana efisiensi daya dari lampu LED Alternatif

dengan menggunakan ragkaian pararlel dibandingkan dengan lampu LED

dipasaran. Pengambilan sampel dilakukan dengan cara mengambil 2 merk dari

total populasi yaitu berjumlah 6 lampu LED yang sudah berstandar SNI. Metode

pengumpulan data yang digunakan adalah pengukuran dan dokumentasi. Hasil

penelitian melalui pengukuran didapat hasil data pengukuran data diperoleh dari


9

percobaan dan pengambilan data dengan waktu yang telah ditentukan, data yang

diperoleh dianalisis menggunakan perhitungan efisiensi daya. Simpulan dari

penelitian ini yaitu lampu LED alternatif dengan pemasangan lampu LED secara

paralel tidak terbukti lebih baik dari lampu dipasaran, lampu LED alternatif

kurang efisien daya 40% dibandingkan dengan lampu LED merk philips. Dan

Lampu LED Alternatif kurang efisien daya 63% dibandingkan dengan lampu

LED merk aoki. Saran yang dapat diberikan dalam penelitian ini adalah sebaiknya

diharapkan penelitian kedepan dapat mengembangkan lampu LED dengan

rangkaian paralel yang jauh lebih efisien dan tahan lama.

2.2 Pencahayaan

2.2.1 Pengertian Cahaya

Cahaya adalah suatu gejala fisis. Suatu cahaya memancarkan energi. Sebagian

dari energi ini diubah menjadi cahaya tampak. Perambatan cahaya di ruang bebas

dilakukan oleh gelombang-gelombang elektromagnetik. Jadi cahaya itu suatu

gejala getaran (Harten dan Setiawan, 1981).

Cahaya merupakan satu bagian dari berbagai jenis gelombang elektromagnetis

yang terbang keangkasa. Gelombang tersebut memiliki panjang dan frekuensi

tertentu, yang nilainya dibedakan dari energi cahaya lainnya dalam spektrum

elektromagnetisnya. Cahaya dipancarkan dari suatu benda dengan fenomena

sebagai berikut:


10

1. Pijar, benda padat dan cair memancarkan radiasi yang dapat dilihat bila

dipanaskan sampai suhu tertentu. Intensitas meningkat dan penampilan

menjadi semakin putih jika suhu naik

2. Muatan Listrik, jika arus listrik dilewatkan melalui gas,maka atom dan

molekulnya akan memancarkan radiasi, dimana spektrumnya merupakan

karakteristik dari elemen yang ada

3. Electro Luminescence, cahaya dihasilkan jika arus listrik dilewatkan melalui

padatan tertentu seperti semikonduktor atau bahan yang mengandung fosfor.

Photo luminescence, radiasi pada salah satu panjang gelombang diserap,

biasanya oleh suatu padatan dan dipancarkan kembali pada berbagai panjang

gelombang. Bila radiasi yang dipancarkan kembali tersebut merupakan fenomena

yang dapat terlihat, maka radiasi tersebut disebut fluorescence atau

phosphorescence.

2.2.2 Jenis - Jenis Cahaya

Cahaya nampak, menyatakan gelombang yang sempit diantara cahaya

ultraviolet dan energi inframerah (panas). Gelombang cahaya tersebut mampu

merangsang retina mata, yang menghasilkan sensasi penglihatan yang disebut

pandangan. Oleh karena itu, penglihatan memerlukan mata yang berfungsi dan

cahaya yang nampak. Pencahayaan sendiri dapat dibagi menjadi:


11

1. Pencahayaan Alami

Pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar

matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi

listrik juga dapat membunuh kuman. Untuk mendapatkan pencahayaan alami

pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca

sekurang-kurangnya 1/6 daripada luas lantai.

Sumber pencahayaan alami kadang dirasa kurang efektif dibanding dengan

penggunaan pencahayaan buatan, selain karena intensitas cahaya yang tidak tetap,

sumber alami menghasilkan panas terutama saat siang hari. Faktor-faktor yang

perlu diperhatikan agar penggunaan sinar alami mendapat keuntungan, yaitu:

1) Variasi intensitas cahaya matahari.

2) Distribusi dari terangnya cahaya.

3) Efek dari lokasi, pemantulan cahaya, jarak antar bangunan.

4) Letak geografis dan kegunaan bangunan gedung.

2. Pencahayaan Buatan

Pencahayaan buatan adalah pencahayaan yang dihasilkan oleh sumber

cahaya selain cahaya alami. Pencahayaan buatan sangat diperlukan apabila posisi

ruangan sulit dicapai oleh pencahayaan alami atau saat pencahayaan alami tidak

mencukupi. Fungsi pokok pencahayaan buatan baik yang diterapkan secara

tersendiri maupun yang dikombinasikan dengan pencahayaan alami adalah

sebagai berikut:


12

1) Menciptakan lingkungan yang memungkinkan penghuni melihat secara

detail serta terlaksananya tugas serta kegiatan visual secara mudah dan

tepat.

2) Memungkinkan penghuni berjalan dan bergerak secara mudah dan aman`

3) Tidak menimbukan pertambahan suhu udara yang berlebihan pada tempat

kerja.

4) Memberikan pencahayaan dengan intensitas yang tetap menyebar secara

merata, tidak berkedip, tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan

bayang-bayang.

5) Meningkatkan lingkungan visual yang nyaman dan meningkatkan prestasi.

2.2.3 Satuan-Satuan Teknik Pencahayaan

1. Steradian

Menurut P. Van Harten dan Setiawan (1981), misalkan panjang busur

suatu lingkaran sama dengan jari-jarinya. Kalau kedua busur itu dihubungkan

dengan titik tengah lingkaran, maka sudut antara dua jari-jari ini disebut

radian, disingkat rad. Misalkan dari permukaan sebuah bola dengan jari-jari r

ditentukan suatu bidang dengan luas r². Kalau ujung suatu jari-jari menjalani

tepi bidang itu, maka sudut ruang yang dipotong dari bola oleh jari-jari ini

disebut steradian.


13

Gambar 2.1 Sudut Steradian

2. Fluks Cahaya

Fluks cahaya ialah cahaya per satuan sudut ruang yang di pancarkan ke

suatu arah tertentu (Harten, 1981). Menurut Sumardjati (2008) fluks adalah

jumlah cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Lambang fluks cahaya

adalah F atau Ø dan satuannya dalam lumen (lm). Satu lumen adalah fluks

cahaya yang dipancarkan dalam 1 steradian dari sebuah sumber cahaya 1 cd

pada pemukaan bola dengan jari-jari R = 1m. Jika fluks cahaya dikaitkan

dengan daya listrik maka: Satu watt cahaya dengan panjang gelombang 555mµ

sama nilainya dengan 680 lumen. Menurut sejarah, sumber cahaya buatan

adalah lilin (candela). Candela dengan singkatan Cd ini merupakan satuan

Intensitas Cahaya (I) dari sebuah sumber yang memancarkan energi cahaya ke

segala arah (Sumardjati, 2008).

........................................................................ (2.1)

I = intensitas cahaya (Cd)

Φ = fluks cahaya (lm)


14

ω = omega

3. Iluminasi

Menurut Harten (1981), iluminasi atau intensitas penerangan di suatu

bidang ialah fluk cahaya yang jatuh pada 1m² dari bidang itu. Satuan untuk

iluminasi ialah lux (lx).jadi 1 lux = 1 lumen per m².

.................................................................... (2.2)

E = iluminasi (lux)

𝟇 = fluks cahaya (lumen)

A = luas permukaan bidang ( )

4. Luminasi

Menurut Sumardjati (2008), luminasi adalah suatu ukuran terangnya

suatu benda baik pada sumber cahaya maupun pada suatu permukaan.

Luminasi yang terlalu besar akan menyilaukan mata (contoh lampu pijar tanpa

amatur). Luminasi suatu sumber cahaya dan suatu permukaan yang

memantulkan cahayanya adalah intensitasnya dibagi dengan luas semua

permukaan. Sedangkan luas semua permukaanadalah luas proyeksi sumber

cahaya pada suatu bidang rata yang tegak lurus pada arah pandang, jadi bukan

permukaan seluruhnya.

............................................................... (2.3)

L = luminansi dalam satuan cd/

I = intensitas cahaya dalam satuan cd


15

As = luas semu permukaan dalam satuan

5. Efikasi

Menurut Sumardjati (2008), efikasi adalah rentang angka perbandingan

antara fluks cahaya (lumen) dengan daya listrik suatu sumber cahaya (watt),

dalam satuan lumen/watt. Efikasi juga disebut fluks cahaya spesifik. Tabel

berikut ini menunjukkan efikasi dari macam-macam lampu. Efikasi ini

biasanya didapat pada data katalog dari suatu produk lampu.

................................................................................... (2.4)

K = efikasi cahaya (lm/watt)

𝟇= fluks cahaya (lm)

P = daya listrik (watt)

2.2.4 Pencahayan Lampu

1. Lampu pijar

Menurut Harten dan Setiawan (1981), cahaya lampu pijar dibangkitkan

dengan mengalirnya arus listrik dalam suatu kawat halus. Dalam kawat ini

energi listrik diubah menjadi panas dan cahaya. Arus listrik dalam kawat pijar

ialah gerakan elektron-elektron bebas. Karena gerakan elektron-elektron ini

terjadi benturan-benturan dengan elektron-elektron yang terkait pada inti

atom. Supaya sebuah lampu pijar dapat memancarkan sebanyak mungkin

cahaya tampak, suhu kawat pijarnya harus ditingkatkan setinggi mungkin.

Tentu saja suhu ini tidak dapat melebihi titik lebur bahan kawat pijarnya.


16

Sebagaimana kawat pijar pada umumnya digunakan kawat wolfram. Wolfram

ini memiliki i ik le ang inggi ai 3655 k

Lampu pijar terdiri atas beberapa bagian utama yaitu:

a. Brass Base

Bentuk dari alat ini biasanya bulat spiral yang biasanya terbuat dari

bahan yang tahan panas agar tidak leleh jika dialiri arus listrik, dan

bagian ini dirancang untuk tahan terhadap korosi bahan ini berfungsi

untuk menghubungkan lampu dengan soket lampu/fitting.

b. Filament Stem Base

Bagian ini berfungsi sebagai pembungkus filament kawat,sebagai

isolator,serta sebagai pondasi dasar kawat filament, bagian ini terbuat

dari kaca yang meniliki ketahanan panas tinggi dan tidak mudah

pecah.

c. Filament Stem

Berfungsi sebagai penopang posisif filament kawat sehingga tetap

tegak berdiri, sehingga performa lampu tetap terjaga.

d. Lamp Gases

Gas murni yang yang digunakan untuk mengisi ruangan udara di

dalam tabung kaca, biasanya diisi oleh gas aragon dan nitrogen, serta

gas krypton yang berfungsi sebagai penahan panas dalam tabung

lampu.


17

e. Filament Support

Bagian yang berfungsi sebagai penyangga filament kawat agar

tidak bersentuhan, terdiri atas lima sampai enam kawat penyangga.

Karena temperatur tabung umumnya mencapai 2700 kelvin, masa

kerja lampu ini antara 750-2000 jam.

Gambar 2.2 Lampu Pijar

Jenis – jenis lampu pijar sebagai berikut :

1. Lampu benang arang

Lampu ini merupakan lampu pijar pertama yang dibuat oleh Thomas Alva

Edison pada tahun 1879. Pada waktu yang sama , Swan di Inggris juga

mencapai hasil yang sama.

Lampu – lampu pertama itu menggunakan benang arang sebagai sebagai

ala pemija S h n a mencapai 2000˚ C Cahaya yang dipancarka kemerah –

merahan, dan flux cahaya spesifikasinya 3 lumen ∕watt. Kerena menggunakan

benang arang, lampu – lampu ini memiliki koefisien suhu negative.

2. Lampu Vakum Kawat Wolfram

Lampu ini merupakan hasil perkembangan dari lampu benang arang.

Lampu ini diciptakan oleh Coolidge Coil dari Amerika , dia berhasil membuat


18

kawat lampu pijar dari wolfram. Lampu ini bekerja pada temperatur suhu ±

2300˚C dan memp n ai o p caha a ang le ih p ih da i lamp enang

arang. Cahaya spesifikasinya sekitar 8 lumen ∕watt, pada mulanya bola lampu

pijar ini dikosongkan dari gas sehingga disebut lampu vakum.

3. Lampu Berisi Gas

Lampu ini merupakan hasil perkembangan dari lampu vakum. Bola lampu

ini diisi dengan gas argon atau nitrogen, sehingga lampu tersebut mempunyai

s h ke ja 2700˚C dengan o p caha a spesifikasi kira – kira 12 lumen ∕watt.

Jenis lampu ini berisi gas dengan tekanan kira – kira 1 atm, akan tetapi gas

yang diisikan itu juga mendinginkan kawat pijarnya. Karena itu lalu digunakan

kawat pijar spiral. Penemu kawat pijar spiral ini ialah Langmuir yang berasal

dari Amerika.

4. Lampu Bi – arlita

Lampu ini merupakan hasil perkembangan lampu berisi gas gas, lampu ini

mempunyai kawat pijar spiral ganda sehingga panas yang hilang percuma

menjadi berkurang, sehingga output cahayanya tinggi. Lampu ini merupakan

penemuan dari Dr. W. Geiss Philips. Output cahaya dari lampu ini kira – kira

14 l men ∕wa pada s h ke ja kawa pija an a a 2400˚C - 2700˚C n k

mengurangi kesilauan , sebelah dalam lampu ini diburamkan.

5. Lampu Halogen

Lampu halogen tergolong lampu pijar yang kedalam bola lampunya di isi

dengan unsur halogen diantaranya iodida. Gelas lampu halogen digunakan

jenis gelas keras yang mampu Menahan temperatur hingga 250ºC. disamping


19

itu dengan memakai gelas keras tersebut memungkinkan bola lampu diisi

dengan gas tekanan tinggi. Kesulitannya adalah memasukkan iodida kedalam

bola lampu karena iodida korsif terhadap pompa yang digunakan untuk

mengisikannya. Sehubungan dengan hal tersebut halogen yang kemudian

digunakan adalah CH3 Br ( mono bromide metan ) atau CH2Br ( dibromida

metan ). Lampu halogen berumur rata - rata pemakain 1000 hingga 2000 jam.

Efekesi lampu halogen mencapai 20 lumen / watt. Umumnya umur lampu pijar

biasa hanya sekitar 750 hingga 1.500jam, sementara umur lampu halogen bisa

mencapai 2.000 hingga 4.000 Jam.

2. Lampu Flourescent

Menurut Harten (1981), lampu tabung flouresent pada setiap ujung

tabung terdapat elektroda. Elektroda ini terdiri dari kawat pijar dari wolfram

dengan sebuah emitter untuk memudahkan emisi elektron-elektron. Tabung

flouresent diisi dengan uap air raksa dan gas mulia argon. Dalam keadaan

menyala uap air raksa dalam tabung sangat rendah. Uap air ini memancarkan

sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 253,7 mµ. Sinar ini diserap oleh

serbuk flouresent dan diubah menjadi cahaya tampak. Dalam tabung selalu

ada kelebihan air raksa cair. Karena itu tekana uap air raksa dalam tabung

selalu sama dengan uap air raksa jenuh, yang ditentukan oleh suhu tabung di

tempat yang paling dingin. Suhu ini disebut suhu kerja, dan kira-ki a sama

dengan 40 c


20

Gambar 2.3 Lampu Flourescent

Berikut adalah jenis-jenis lampu fluorescent yang dibedakan dari bentuknya:

1. Linear fluorescent

Lampu TL panjang itulah sebagian besar orang menyebut lampu ini.

Ini adalah lampu fluorescent klasik dan menurut sejarahnya, lampu ini

diperkenalkan sejak tahun 1950 lima tahun setelah Indonesia merdeka.

2. Non-Linear fluorescent

Jenis yang satu ini bentuknya ada yang lingkaran, letter “U”, dan ada

juga yang berbentuk panel modul seperti papan.

3. Compact Fluorescent (CFL)

Lampu ini dibagi dua jenis lagi yakni self-ballasted atau ballast yang

sudah terinstall di dalam rangkaian lampu sehingga tinggal pakai seperti yang

sekarang banyak kita jumpai sebagai lampu SL yang dapat langsung dipasang

pada fitting ulir biasa. Satu lagi lampu CFL yang haris memasangkan dengan


21

ballast sendiri dan fitting khusus seperti linear fluorescent / TL namun yang

satu ini bentuknya sangat ringkas dan kecil.

3. LED

Menurut Saputro (2013), cahaya pada LED adalah energi

elektromagnetik yang dipancarkan dalam bagian spektrum yang dapat dilihat.

Cahaya yang tampak merupakan hasil kombinasi panjang–panjang gelombang

yang berbeda dari energi yang dapat terlihat, mata bereaksi melihat pada

panjang–panjang gelombang energi elektromagnetik dalam daerah antara

radiasi ultraviolet dan inframerah. Cahaya terbentuk dari hasil pergerakan

elektron pada sebuah atom. Dimana pada sebuah atom, elektron bergerak pada

suatu orbit yang mengelilingi sebuah inti atom. Elektron pada orbit yang

berbeda memiliki jumlah energi yang berbeda. Elektron yang berpindah dari

orbit dengan tingkat energi lebih tinggi ke orbit dengan tingkat energi lebih

rendah perlu melepas energi yang dimilikinya. Energi yang dilepaskan ini

merupakan bentuk dari foton sehingga menghasilkan cahaya. Semakin besar

energi yang dilepaskan, semakin besar energi yang terkandung dalam foton.

Gambar 2.4 Lampu LED


22

Banyak jenis-jenis Led yang terdapat dipasaran, Berikut ini adalah jenis

LED dan definisinya :

a. Miniature LED

Miniature LED terbagi atas tiga kategori, yakni low current,

standard dan ultra high output. Jenis lampu LED ini digunakan sebagai

indikator pada handphone atau kalkulator. Miniature LED bisa langsung

digunakan tanpa tambahan casing atau packaging. Biasanya lampu LED

yang tidak dipak hanya berupa chip semikonduktor sederhana yang

dihubungkan dengan kabel kabel konduktif.

b. High Power LED (HPL)

Jenis High Power LED memproduksi intensitas cahaya lampu yang

lebih kuat, atau bisa dibilang yang paling kuat diantara semua jenis lampu

LED yang ada.Sayangnya lampu ini juga dapat menghantarkan panas lebih

cepat jika dibandingkan dengan LED jenis lain. Dalam penggunaan lampu

High Power LED perlu mempehatikan lokasi pemasangan, dimana area

pemasangan tersebut harus berasal dari bahan penyerap panas, sehingga

lampu LED bisa menjadi dingin selama proses konveksi. Dalam

pemakaian High Power LED dihimbau agar lampu ini tidak mengalaim

overheating yang akan mengakibatkan terbakarnya komponen lampu.

c. Superflux LED

Tidak seperti lampu LED jenis lain yang mengkonsumsi energi

listrik rendah, Super Flux diklaim memakai energi listrik cukup besar. Hal


23

ini dikarenaka lampu tersebut terdiri dari dua kutub negatif dan dua kutub

positif, dan juga membuat Super Flux LED tertancap kokoh pada PCB.

d. Flashing LED

Lampu Flashing LED merupakan lampu LED yang bisa berkedip

dalam interval tertentu dan biasanya juga digunakan sebagai lampu

indikator. Agar lampu LED bisa berkedip sepersekian detik, maka

digunakanlah vibrator yang disambungkan pada sirkuit yang

menginterupsi aliran cahaya lampu dalam interval yang sudah ditentukan.

e. Bi Color LED

Kombinasi dua jenis sumber cahaya yang dipusatkan menjadi satu,

sehingga masing-masing lampu mempunyai warna berbeda yang akan

menyala secara bergantian.

f. Lampu SMD (Surface Mount Device) LED

Lampu SMD (Surface Mount Device) LED merupakan jenis lampu

LED yang memiliki ukuran kecil dengan chip yang kecil juga dan sangat

ringan. Cahaya yang dihasilkan SMD LED termasuk lampu LED yang

memiliki tingkat kecerahan tinggi. Lampu SMD LED ini juga sering

digunakan untuk penggunaan lampu emergency.

g. Lampu COB (Chip On Board) LED

Chip On Board LED atau yang dikenal dengan COB LED

merupakan sebuah hamparan ratusan bahkan ribuan chip LED yang

tersusun pada satu papan. COB LED bisa dibilang merupakan jenis lampu


24

LED yang disempurnakan dari SMD LED, karena kelemahan yang ada

pada SMD LED sudah tidak ada di COB LED. Jenis lampu ini memiliki

sumber cahaya yang dibuat merata dan memungkinkan dapat diperluas.

h. LED Straw Hat

Bentuk LED Straw Hat hampir mirip dengan lampu sorot namun

lebih pendek mirip seperti topi sehingga sinarnya menyebar lebih lebar

antara 120 sampai 160 derajat, banyak digunakan pada lampu penerangan

utama, lampu senter dan lampu LED emergency.

2.3 Alat Ukur Intensitas Cahaya

Lux meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas

cahaya di suatu tempat. Besarnya intensitas cahaya ini perlu untuk diketahui

karena pada dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup. Untuk

mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang

cukup peka dan linier terhadap cahaya. Semakin jauh jarak antara sumber cahaya

ke sensor maka akan semakin kecil nilai yang ditunjukkan lux meter. Ini

membuktikan bahwa semakin jauh jaraknya maka intensitas cahaya akan semakin

berkurang. Alat ini didalam memperlihatkan hasil pengukurannya menggunakan

format digital yang terdiri dari rangka, sebuah sensor. Sensor tersebut diletakan

pada sumber cahaya yang akan diukur intensitasnya.

Lux meter digunakan untuk mengukur tingkat iluminasi. Hampir semua lux

meter terdiri dari rangka, sebuah sensor dengan sel foto, dan layer panel. Sensor


25

diletakkan pada sumber cahaya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi

yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang

diserap oleh sel, arus yang dihasilkan lebih besar. Kunci untuk mengingat tentang

cahaya adalah cahaya selalu membuat beberapa jenis perbedaan warna pada

panjang gelombang yang berbeda. Oleh karena itu, pembacaan merupakan

kombinasi efek dari semua panjang gelombang.

Standar warna dapat dijadikan referensi sebagai suhu warna dan dinyatakan

dalam derajat Kelvin. Standar suhu warna untuk kalibrasi dari hampir semua jenis

cahaya adalah 2856 derajat Kelvin, yang lebih kuning dari pada warna putih.

Berbagai jenis dari cahaya lampu menyala pada suhu warna yang berbeda.

Pembacaan lux meter akan berbeda, tergantung variasi sumber cahaya yang

berbeda dari intensitas yang sama. Hal ini menjadikan, beberapa cahaya terlihat

lebih tajam atau lebih lembut dari pada yang lain.

Gambar 2.5 Lux Meter.


26

2.4 Faktor Daya

Istilah faktor daya atau power factor (PF) atau cos phi merupakan istilah yang

sering sekali dipakai di bidang-bidang yang berkaitan dengan pembangkitan dan

penyaluran energi listrik. Faktor daya merupakan istilah penting, tidak hanya bagi

penyedia layanan listrik, namun juga bagi konsumen listrik terutama konsumen

level industri. Penyedia layanan listrik selalu berusaha untuk menghimbau

konsumennya agar berkontribusi supaya faktor daya menjadi lebih baik, pun para

konsumen industri juga berusaha untuk mendapatkan faktor daya yang baik agar

tidak sia-sia bayar mahal kepada penyedia layanan.

Asumsi yang digunakan adalah sistem listrik menggunakan sumber tegangan

berbentuk sinusoidal murni dan beban linier. Beban linier adalah beban yang

menghasilkan bentuk arus sama dengan bentuk tegangan. Pada kasus sumber

tegangan berbentuk sinusoidal murni, beban linier mengakibatkan arus yang

mengalir pada jaringan juga berbentuk sinusoidal murni. Beban linier dapat

diklasifikasikan menjadi 4 macam, beban resistif, dicirikan dengan arus yang

sefasa dengan tegangan; beban induktif, dicirikan dengan arus yang tertinggal

terhadap tegangan sebesar 90°; beban kapasitif, dicirikan dengan arus yang

mendahului terhadap tegangan sebesar 90°, dan beban yang merupakan kombinasi

dari tiga jenis tersebut, dicirikan dengan arus yang tertinggal/mendahului

tegangan sebesar sudut, katakan, ɸ. Gambar 2.6 menunjukkan tegangan dan arus

pada berbagai beban linier.


27

Gambar 2.6 Jenis Beban Linier.

Pada listrik, daya bisa diperoleh dari perkalian antara tegangan dan arus yang

mengalir. Pada kasus sistem AC dimana tegangan dan arus berbentuk sinusoidal,

perkalian antara keduanya akan menghasilkan daya tampak (apparent power),

satuan volt-ampere (VA)) yang memiliki dua buah bagian. Bagian pertama adalah

daya yang termanfaatkan oleh konsumen, bisa menjadi gerakan pada motor, bisa

menjadi panas pada elemen pemanas, dsb; daya yang termanfaatkan ini sering

disebut sebagai daya aktif (real power) memiliki satuan watt yang mengalir dari

sisi sumber ke sisi beban bernilai rata-rata tidak nol. Bagian kedua adalah daya

yang tidak termanfaatkan oleh konsumen, namun hanya ada di jaringan, daya ini

sering disebut dengan daya reaktif (reactive power) memiliki satuan volt-ampere-

reactive (VAR) bernilai rata-rata nol. Untuk pembahasan ini, arah aliran daya

reaktif tidak didiskusikan saat ini. Beban bersifat resistif hanya mengonsumsi

daya aktif; beban bersifat induktif hanya mengonsumsi daya reaktif; dan beban

bersifat kapasitif hanya memberikan daya reaktif.


28

Un k memahami is ilah “da a e manfaa kan” dan “da a idak

e manfaa kan” analogi di nj kkan pada Gam a 2.7. Pada analogi tersebut,

orang menarik kereta ke arah kiri dengan memberikan gaya yang memiliki sudut

terhadap bidang datar, dengan asumsi kereta hanya bisa bergerak ke arah kiri saja

tetapi tidak bisa ke arah selainnya. Gaya yang diberikan dapat dipecah menjadi

dua bagian gaya yang saling tegak lurus, karena kereta berjalan ke kiri maka gaya

ang “ e manfaa ” pada kas s ini han alah agian ga a ang mendatar sedangkan

agian ga a ang egak l s “ idak e manfaa ” Dengan ka a lain idak sem a

gaya yang diberikan oleh si orang terpakai untuk menggerakkan kereta ke arah

kiri, ada sebagian gaya yang diberikannya namun tidak bermanfaat (untuk

menggerakkan ke arah kiri). Apabila dia menurunkan tangannya hingga tali

mendatar maka semua gaya yang dia berikan akan termanfaatkan untuk

menggerakan kereta ke arah kiri.

Gambar 2.7 Analogi Usaha Untuk Menggerakkan Kereta Ke Arah Kiri.

Sama halnya dengan listrik, bergantung pada kondisi jaringan, daya tampak

yang diberikan oleh sumber tidak semuanya bisa dimanfaatkan oleh konsumen


29

sebagai daya aktif, dengan kata lain terdapat porsi daya reaktif yang merupakan

bagian yang tidak memberikan manfaat langsung bagi konsumen. Rasio besarnya

daya aktif yang bisa kita manfaatkan terhadap daya tampak yang dihasilkan

sumber inilah yang disebut sebagai faktor daya. Ilustrasi segitiga daya pada

Gambar 2.8 memberikan gambaran yang lebih jelas. Daya tampak (S) terdiri dari

daya aktif (P) dan daya reaktif (Q). Antara S dan P dipisahkan oleh sudut ɸ, yang

merupakan sudut yang sama dengan sudut ɸ antara tegangan dan arus yang telah

disebutkan di awal. Rasio antara P dengan S tidak lain adalah nilai cosinus dari

sudut ɸ. Apabila kita berusaha untuk membuat sudut ɸ semakin kecil maka S akan

semakin mendekat ke P artinya besarnya P akan mendekati besarnya S. Pada

kasus ekstrim dimana ɸ = 0° cos ɸ = 1 S = P artinya semua daya tampak yang

diberikan sumber dapat kita manfaatkan sebagai daya aktif, sebaliknya ɸ = 90,

cosɸ = 0 S = Q artinya semua daya tampak yang diberikan sumber tidak dapat kita

manfaatkan dan menjadi daya reaktif di jaringan saja.

Gambar 2.8 Segitiga Daya


30

Faktor daya bisa dikatakan sebagai besaran yang menunjukkan seberapa

efisien jaringan yang kita miliki dalam menyalurkan daya yang bisa kita

manfaatkan. Faktor daya dibatasi dari 0 hingga 1, semakin tinggi faktor daya

(mendekati 1) artinya semakin banyak daya tampak yang diberikan sumber bisa

kita manfaatkan, sebaliknya semakin rendah faktor daya (mendekati 0) maka

semakin sedikit daya yang bisa kita manfaatkan dari sejumlah daya tampak yang

sama Di sisi lain fak o da a j ga men nj kkan “ esa pemanfaa an” da i

peralatan listrik di jaringan terhadap investasi yang dibayarkan. Seperti kita tahu,

semua peralatan listrik memiliki kapasitas maksimum penyaluran arus, apabila

faktor daya rendah artinya walaupun arus yang mengalir di jaringan sudah

maksimum namun kenyataan hanya porsi kecil saja yang menjadi sesuatu yang

bermanfaat bagi pemilik jaringan.

Baik penyedia layanan maupun konsumen berupaya untuk membuat

jaringannya memiliki faktor daya yang bagus (mendekati 1). Bagi penyedia

layanan, jaringan dengan faktor daya yang jelek mengakibatkan dia harus

menghasilkan daya yang lebih besar untuk memenuhi daya aktif yang diminta

oleh para konsumen. Apabila konsumen didominasi oleh konsumen jenis

residensial maka mereka hanya membayar sejumlah daya aktif yang terpakai saja,

artinya penyedia layanan harus menanggung sendiri biaya yang hanya menjadi

daya reaktif tanpa mendapatkan kompensasi uang dari konsumen. Sebaliknya bagi

konsumen skala besar atau industri, faktor daya yang baik menjadi keharusan

karena beberapa penyedia layanan kadang membebankan pemakaian daya aktif


31

dan daya reaktif (atau memberikan denda faktor daya) tentu saja konsumen tidak

akan ma mem a a mahal n k da a ang “ idak e manfaa kan” agi me eka

2.4.1 Perbaikan Faktor Daya

Salah satu cara untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan memasang

kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor pada jaringan tersebut. Kapasitor

adalah komponen listrik yang justru menghasilkan daya reaktif pada jaringan

dimana dia tersambung. Pada jaringan yang bersifat induktif dengan segitiga daya

seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8, apabila kapasitor dipasang maka daya

reaktif yang harus disediakan oleh sumber akan berkurang sebesar Q koreksi

(yang merupakan daya reaktif berasal dari kapasitor). Karena daya aktif tidak

berubah sedangkan daya reaktif berkurang, maka dari sudut pandang sumber,

segitiga daya yang baru diperoleh; ditunjukkan pada Gambar 2.9 garis oranye.

Terlihat bahwa sudut ɸ mengecil akibat pemasangan kapasitor tersebut sehingga

faktor daya jaringan akan naik.

Gambar 2.9 Perbaikan Faktor Daya.


32

Setiap beban pasti memiliki daya, daya ini dihasilkan oleh beban pada saat

terhubung dengan suplai, begitu pula dengan lampu. Lampu bisa menghasilkan

cahaya karena dia mengkonsumsi daya dalam jumlah tertentu sesuai dengan

standart dari masing – masing produsen lampu tersebut.

Daya tersebut biasanya sudah dicantumkan pada setiap produk, tetapi daya ini

juga bisa didapat dengan melalui pengukuran secara langsung pada masing –

masing lampu. Daya sendiri ada 3 jenis, yaitu daya aktif, daya reaktif dan daya

nyata.

1. Daya aktif

Daya aktif merupakan daya yang berupa daya kerja seperti daya mekanik,

panas, cahaya, dan lainnya. Daya ini diperlukan supaya mesin dapat melakukan

kerja real sesuai kapasitas dayanya. Daya aktif dinyatakan dalam satuan watt (W).

.............................................................. (2.5)

P = Daya aktif (W)

V = Tegangan listrik (V)

I = Arus listrik (A)

cos = Faktor daya

2. Daya Reaktif

Daya reaktif merupakan daya yang diperlukan oleh listrik yang bekerja

dengan system elektromagnet. Daya ini dibutuhkan oleh mesin untuk

mempertahankan medan magnetnya agar mesin dapat beroperasi dengan baik.

Daya ini dinyatakan dalam satuan VAR.


33

........................................................ (2.6)

Q = Daya reaktif (VAR)

V = Tegangan (V)


sin = Faktor reaktif

3. Daya Semu

Daya semu merupakan penjumlahan vektor dari daya aktif dan daya

reaktif. Daya ini dinyatakan dalam satuan VA. Dari rumus diatas, maka daya

listrik dapat digambarkan sebagai segitiga siku – siku, yang secara vektor adalah

penjumlahan daya aktif dan reaktif dan sebagai resultannya adalah daya semu.

........................................................................... (2.7)

S = Daya semu (VA)

V = Tegangan (V)


Dari rumus diatas, maka daya listrik dapat digambarkan sebagai segitiga

siku- siku, yang secara vektor adalah penjumlahan daya aktif dan reaktif dan

sebagai resultannya adalah daya semu.


bab ii dasar teori 2.1 tinjauan pustakarepository.ump.ac.id/7405/5/bab ii_arif...

Documents