Perkembangan Teknologi Lampu Listrik

Lampu busur termasuk lampu listrik, namun tidak dikembangkan karena peng-gunaannya terbatas (hanya cocok digunakan diluar ruangan). Untuk sementara ini berdasarkan prinsip kerjanya, lampu listrik dibedakan menjadi dua macam, yaitu lampu pijar dan lampu tabung / neon sign.

Cahaya dari lampu pijar merupakan pemijaran dari filament pada bohlam. Macam-macam lampu pijar merupakan GLS (General Lamp Service) yang terdiri dari:a. Bohlam Beningb. Bohlam Buramc. Bohlam berbentuk lilind. Lampu Argentae. Lampu Superluxf. Lampu Lusterg. Lampu Halogen

Sedangkan lampu tabung cahaya yang dihasilkan berbeda dengan filamen lampu pijar, tetapi melalui proses eksitasi gas atau uap logam yang terkandung dalam tabung lampu yang terletak diantara 2 elektroda yang bertegangan cukup tinggi.

Macam-macam lampu tabung antara lain:1. Neon Sign (Lampu Tabung)

a. TLb. Lampu Hemat Energic. Lampu Reklame

2. Lampu Merkuria. Fluoresenb. Reflectorc. Blendedd. Halide

3. Lampu Sodiuma. SOXb. SON

Untuk penjelasan tiap lampu akan dibahas lebih detail pada uraian selanjutnya.

1. Lampu Pijar

Bola lampu listrik sebenarnya ditemukan pada tahun 1879 secara bersamaan antara Sir Joseph Wilson Swan dan Thomas Alva Edison. Pada tanggal 5 Februari 1879, Swan adalah orang pertama yang merancang sebuah bola lampu listrik. Dia memperagakan lampu pijar dengan filamen karbon di depan sekitar 700 orang, tepatnya di kota Newcastle Upon Tyne, Inggris.

Namun, ia mengalami kesu-litan untuk memelihara ke-adaan hampa udara dalam bola lampu tersebut. Di Laboratorium Edison – Menlo Park, Edison mengatasi masalah ini, dan pada tanggal 21 Oktober 1879, ia berhasil menyalakan bola lampu dengan kawat pijar yang terbuat dari karbon yang terus menyala selama 40 jam, setelah melakukan percoba-an-percobaan lebih dari 1.000 kali. Saat itu efikasi lampunya sebesar 3 lumen/ watt.

Pada tahun 1913, filamen karbon lampu Edison diganti dengan filamen tungsten atau wolfram, sehingga efikasi lampu dapat meningkat men-jadi 20 lumen/watt. Sistem ini disebut sistem pemijaran (incandescence). Pada tahun yang sama bola lampu kaca yang tadinya dibuat berupa udara, kemudian diisi dengan gas bertekanan tinggi. Pada

mulanya digunakan gas Nitrogen (N), setahun kemudian diganti dengan gas Argon (Ar) yang lebih stabil dan mempunyai sifat mengalirkan panas lebih rendah.

Pada riset lainnya ditemukan bahwa dengan membentuk filamen menjadi spiral, maka panas yang timbul menjadi berkurang, sehingga meningkatkan efikasi lampu.Untuk meningkatkan efikasi lampu pijar, filamennya dibuat berbentuk spiral. Dengan berkembangnya teknologi, produksi lampu pijar hingga kini masih berjalan, bahkan lampu pijar mempunyai berbagai macam tipe.

Secara umum lampu pijar mempunyai cahaya berwarna kekuningan yang menim-bulkan suasana hangat, romantis dan akrab, sehingga cocok digunakan pada ruang-ruang berprivasi seperti ruang tamu, ruang keluarga, ruang makan dan toilet.

Sudah lebih dari 1 abad manusia dapat menerangi kegelapan dengan lampu pijar ini yang kini telah mempunyai berbagai macam tipe pada GLS, antara lain:

1.1 Lampu Bohlam Bening

Tabung gelasnya bening, tidak berlapis, sehingga dapat menghasilkan cahaya lebih tajam dibanding jenis lampu bohlam lainnya. Idealnya untuk penerangan tidak langsung, terutama dengan armatur tertutup dan lebih mementingkan cahaya terang.

Lampu pijar ini mempunyai keunggulan antara lain:+ Mempunyai nilai ”color rendering index” 100% yang cahayanya tidak

merubah warna asli obyek;+ Mempunyai bentuk fisik lampu yang sederhana, macam-macam bentuknya

yang menarik, praktis pemasangannya;+ Dan harganya relatif lebih murah serta mudah didapat di toko-toko;+ Instalasi murah, tidak perlu perlengkapan tambahan;+ Lampu dapat langsung menyala;+ Terang-redupnya dapat diatur denga dimmer;+ Cahayanya dapat difokuskan.

Sedangkan kelemahan lampu pijar antara lain:- Mempunyai efisiensi rendah, karena energi yang dihasilkan untuk cahaya

hanya 10% dan sisanya memancar sebagai panas (400oC);- Mempunyai efikasi rendah yaitu sekitar 12 lumen/watt;- Umur lampu pijar relatif pendek dibandingkan lampu jenis lainnya (sekitar

1.000 jam);- Sensitif terhadap tegangan;- Silau.

a. Bohlam Beningb. Bohlam Buramc. Bohlam berbentuk lilind. Lampu Argentae. Lampu Superluxf. Lampu Lusterg. Lampu Halogen

1.2 Lampu Bohlam BuramTabung gelasnya dibuat buram untuk menahan cahaya, sehingga tidak silau.

1.3 Lampu Berbentuk lilinLampu jenis ini biasanya digunakan untuk lampu hiasan atau lampu dekorasi kristal pada ruang tamu.

1.4 Lampu ArgentaTabung gelas bagian dalam dari lampu argenta dilapisi serbuk lembut cahaya, sehingga distribusi cahayanya merata, lembut dan tidak silau. Lampu argenta mempunyai efikasi yang sama dengan bohlam bening.

1.5 Lampu SuperluxLampu superlux merupakan perpaduan lampu bohlam bening dengan lampu argenta.Tiga perempat dari tabung gelas dilapisi serbuk tembus cahaya yang dihasilkan lampu ini sebagian besar didistribusikan ke bawah.

1.6 Lampu LusterLampu ini biasanya digunakan untuk dekorasi, karena warnanya bermacam-macam, dayanya rendah dan bentuknya ada yang bulat dan ada yang berbentuk lilin.

1.7 Lampu HalogenLampu Halogen dibuat untuk meng-atasi masalah ukuran fisik dan stru-ktur pada lampu pijar dalam peng-gunaannya sebagai lampu sorot, lampu projector, lampu projector film.Dalam bidang-bidang ini diperlukan ukuran lampu yang kecil sehingga sistem pengendalian arah dan fokus

cahaya dapat dilakukan lebih presisi.Lampu halogen bekerja pada suhu 2.800 oC jauh lebih tinggi dari kerja lampu pijar yang hanya 400 oC, karena adanya tambahan gas halogen, seperti io-dium oleh karena itu, walaupun lampu halogen termasuk jenis lampu pijar tetapi mempunyai efikasi sekitar 22 lumen/watt.

Cahaya lampu halogen dapat memunculkan warna asli obyek yang terkena cahaya, karena cahaya yang dihasilkan lampu halogen umumnya lebih te-rang dan lebih putih disbanding cahaya lampu pijar (pada daya yang sama) lampu halogen pada umum-nya ukuran fisiknya kecil, rumit pembuatanya se-hingga harganya relatif lebih mahal dibanding lampu pijar dan neon.

Tabel 1 Karakteristik Lampu Halogen

Daya (watt) Fluks Cahaya (lumen)

300 5.000500 9.500

Efikasi : 20 lumen/wattUsia Pemakaian : + 2.000 jamPosisi Penyalaan : Lampu dioperasikan secara mendatarKualitas Warna : Baik

2. Neon Sign (Lampu Tabung)

Menjelang akhir abad ke-19, George Claude, seorang ilmuwan Prancis melakukan percobaan-percobaan dengan membuat busur antara dua elektroda dalam sebuah pembuluh pipa vakum dengan diisi gas neon.

Bila pada kedua elektroda dipasang tegangan yang tinggi, maka terjadi suatu caha-ya merah yang dalam. Oleh karena didalam tabung diisi dengan gas neon, lampu tabung ini sering disebut juga lampu neon.Pengisian pada tabung dengan jenis gas-gas yang lain dapat menghasilkan berane-ka warna-warni cahaya, sehingga lampu ini banyak digunakan untuk keperluan hi-asan dan iklan.Perkembangan jenis lampu tabung ini terjadi sekitar tahun 1950-an, yaitu dibuatnya lampu-lampu pelepas gas merkuri dan sodium.Berbeda dengan jenis lampu pijar, lampu tabung tidak menghasilkan cahaya dari filamen pijar, tetapi melalui proses eksilasi gas atau uap logam yang terkandung di dalam tabung gelas.Warna dari cahaya yang dipancarkan bergantung pada jenis gas atau uap logam yang terkandung di dalam tabung. Beberapa contohnya adalah sebagai berikut:

Tabel 2 Warna cahaya lampu tabung

Bahan yang terkandung dalam tabung

Warna Cahaya

Gas neon Orange, putih, kemerahanGas Argon Hijau / biruGas Hidrogen Merah muda / pinkGas Kalium Kuning gadingUap logam merkuri Hijau, ungu, merahUap logam sodium Kuning, orange

2.1 Lampu Fluoresen / TL

Konstruksi lampu fluoresen terdiri dari tabung gelas berwarna pustih susu, karena dinding bagian dalam tabung dilapisi serbuk pasphor. Bentuk tabungnya melingkar ada yang mamanjang dan melingkar.

Jenis lampu ini di dalam tabung gelas mengandung gas yang menguap bila dipa-nasi. Cara kerja lampu fluoresen adalah sebagai berikut (perhatikan gambar a, b, dan c).Keterangan:

Gambar (a)

Tegangan sumber yang normal tidak akan cu-kup untuk mengawali pelepasan muatan elek-tron diantara elektroda tanpa bantuan balast dan ”starter”.Bila sumber listrik disambung, maka ada beda tegangan antara kontak-kontak bermetal A dan B. Oleh karena didalam ”tabung” bola terdapat gas argon, maka terjadi loncatan elektron di an-tara kontak-kontak bermetal A dan B (timbul bunga api di dalam tabung bola antara kontak A dan B), sehingga bimetal panas dan kotak A dan B terhubung.

Gambar (b)

Dengan terhubungnya A dan B, maka tidak ada loncatan elektron pada gas argon (starter pa-dam), sehingga suhu didalam tabung bola dingin kembali dan bimetal kontak A dan B lepas. Pada saat inilah terjadi tegangan induksi yang tinggi dari balast dan tabung panjang mengeluarkan cahaya. Keadaan ini bisa terjadi berulang-ulang.Terjadinya tegangan induksi yang tinggi mem-buat tegangan antara kedua elektroda di dalam tabung panjang menjadi tinggi. Hal ini akan meningkatkan gerakan elektron bebas dalam tabung dan menabrak elektron gas yang lentur.

Gambar (c)

Keterangan:1. Tabung Bola berisi gas argon (starter)2. Kontak-kontak metal3. Rangkaian C filter4. Filamen tabung / elektroda5. Tabung6. Balast7. Capasitor kompensasi8. Sumber tegangan arus bolak-balik

Dari gambar diatas terlihat proses gerakan elektron dari katoda dengan kecepatan tinggi menabrak elektron gas, sehingga menimbulkan radiasi cahaya. Kapasitor diantara kontak A dan B berfungsi sebagai filter, sedangkan kapasitor yang tersambung pada jala-jala berfungsi untuk memperbaiki faktor daya.

Warna cahaya yang dihasilkan oleh lampu tabung tergantung dari gas yang digunakan. Misalnya gas neon mengeluarkan cahaya oranye, putih dan kemerah-merahan. Gas hidrogen mengeluarkan cahaya pink (merah jambu).

2.2 Lampu Hemat Energi

Kini terdapat lampu neon jenis terbaru yang mempunyai komponen listrik yang terdiri dari balast, starter dan kapasitor kompensasi yang terpadu dalam satu kesatuan. Lampu teknologi baru ini disebut sebagai ”Compact Fluorescence” dan beberapa produsen lampu menyebutnya sebagai lampu SL dan PL.

Pada dasarnya lampu hemat energi merupakan lampu fluoresen dalam bentuk mini, yang dirancang strukturnya seperti lampu GLS. Lampu ini dibuat dalam berbagai macam bentuk dan ukuran, sehingga dapat dipasang pada suatu fitting lampu pijar. Gambar disamping menunjukkan tiga jenis lampu hemat energi dari suatu produk yang sering kita jumpai di kehidupan sehari-hari.

Lampu hemat energi yang berbentuk lubang akan memancarkan cahaya radial. Sedangkan yang berbentuk huruf D ganda datar akan memancarkan cahaya ke arah atas dan ke bawah.

Kelebihan lampu fluoresen antara lain:+ Mempunyai efikasi lebih tinggi daripada lampu pijar, sehingga lebih ekonomis+ Cahaya yang dipancarkan lebih terang daripada lampu pijar pada daya yang

sama+ Durasi pemakaian lebih lama 8.000-20.000 jam

Sedangkan kekurangannya antara lain:- mempunyai CRI (Color Rendering Index) yang rendah- efek cahaya dihasilkan terhadap objek terlihat tidak seperti warna aslinya.

Keunggulan lampu hemat energi adalah:+ penggunaan daya listrik lebih efisien dibanding lampu GLS (sebagai contoh

sebuah lampu hemat energi 8 watt akan memberikan daya keluaran yang sama dengan lampu GLS berdaya 40 watt).

+ Mempunyai rentang usia pemakaian yang lebih panjang, yaitu sekitar 8 kali usia pemakaian lampu GLS.

Kekurangan lampu hemat energi antara lain:- Untuk menyala dengan cahaya normal, memerlukan waktu beberapa menit.- Lampu ini tidak dapat diatur redup-terangnya dengan saklar pengatur (dimmer).- Harganya relatif lebih mahal.

2.3 Lampu Reklame

Lampu reklame dirancang untuk membuat daya tarik orang. Bentuknya bisa bermacam-macam, besar / kecil, berbentuk huruf atau gambar, dan cahayanya berwarna-warni. Tabung kaca dibentuk melalui proses pemanasan pada suhu tertentu di tungku pemanas, sehingga bisa sesuai dengan bentuk yang dikehendaki.Setiap bentuk tabung, masing-masing ujungnya dipasang sebuah elektroda dan diinjeksikan suatu jenis gas tertentu untuk menghasilkan efek warna cahaya yang dikehendaki. Gas neon akan memberikan efek warna merah, gas argon memberikan cahaya warna hijau atau biru, dan gas hidrogen memberikan efek warna cahaya merah muda.

Ukuran diameter tabung ada beberapa macam, dan masing-masing ukuran tabung memiliki kemampuan untuk dialiri arus listrik. Beberapa ukuran tabung yang sering digunakan antara lain seperti tabel berikut ini:

Tabel 3 Kemampuan tabung dialiri arus listrik

Diameter Tabung (mm)

10 15 20 30

Arus Listrik(A)

25 35 60 150

Sumber: Trevor Linsley, 2004, 186

Untuk menyalakan lampu reklame, beberapa bentuk tabung yang telah diisi gas, masing-masing elektrodanya disambung seri, kemudian ujung satunya dan ujung lainnya disambungkan ke belitan sekunder trafo tegangan menengah.Untuk menentukan tegangan trafo dan menghitung dayanya digunakan rumus:

US = UT + UE Keterangan: US = tegangan sekunder trafo (V)

UT = tegangan tabung UE= tegangan elektroda

dan

P = US . IS . cos φ. (ω)

Keterangan:P = daya trafo (W)U = tegangan sekunder trafo (V) I = arus sekunder trafo (A) cos φ = faktor daya trafo

Untuk gas neon tiap pasang elektrodanya, tegangan VE = 300 V, dan setiap tabung yang berdiameter 15 mm tegangan VT = 400 V/m. Pemasangan lampu reklame diatur pada bagian 8.26 PUIL 2000.

Contoh:Sebuah lampu reklame bertuliskan “SMK” yang tiap hurufnya terpisah antara satu dengan lainnya. Tabung kaca yang digunakan diameternya 15 mm dan panjang totalnya 9 m. Jika faktor daya trafo = 0,8, hitunglah tegangan belitan sekunder trafo dan daya keluarannya !

Karena kata “SMK” terdiri dari 3 huruf, maka diperlukan elektroda sejumlah 3 pasang dan panjang tabung 9 m, dengan demikian persamaan tegangannya sebagai berikut:

US = UT + UE

= (9 m x 400 V/m) + (3 x 300 V)= 3.600 V + 900 V= 4.500 V

Jadi lampu ini dapat disuplai dengan trafo tap tengah 4.500V, sehingga tegangannya terhadap titik pentanahan 2.250V dan sesuai dengan bagian 8.26.3.2° PUIL 2000, yaitu tegangan sekunder trafo yang ujungnya dibumikan tidak boleh melebihi 7.500V.

Daya = US . IS . cos φ. (ω)= 4.500 . 35.10-3 . 0,8= 126 W

Dan sesuai dengan bagian 8.26.3.2b PUIL 2000, yaitu daya trafo maksimum 4.500VA.

3. Lampu Merkuri

Prinsip kerja lampu merkuri sama dengan prinsip kerja lampu fluoresen, yaitu cahaya yang dipancarkan berdasarkan terjadinya loncatan elektron (peluahan muatan) di dalam tabung.

Sedangkan konstruksinya berbeda dengan lampu fluoresen. Lampu merkuri terdiri dari dua tabung, yaitu tabung dalam dari gelas kuarsa dan bohlam luar.Tabung dalam berisi uap merkuri dan sedikit gas argon. Dua elektroda utama dibelokkan pada kedua ujung tabung, dan sebuah elektroda pangasut dipa-sang pada posisi berdekatan dengan salah satu elektroda utama.

Saat sumber listrik disambung, arus listrik yang mengaliri tidak akan cukup untuk mencapai terjadinya loncatan muatan diantara kedua elektroda utama. Namun, ionisasi terjadi diantara salah satu elektroda utama (E1) dengan elektroda pengasut (Ep) melalui gas argon. Ionisasi gas argon ini akan menyebar didalam tabung dalam menu-ju elektroda utama yang lain (E2). Panas akan timbul akibat pelepasan elektron yang terjadi dalam gas argon, dan cukup untuk menguapkan merkuri. Hal ini menyebabkan tekanan gas dalam tabung meningkat tinggi. Arus mula bekerja sekitar 1,5 hingga 1,7 arus normal. Lampu akan menyala dalam waktu 5 sampai 7 menit. Cahaya awal berwarna kemerahan dan setelah kerja normal berwarna putih. Jika sumber listrik diputuskan, maka lampu tidak dapat dinyalakan kembali sampai tekan-an di dalam tabung berkurang. Untuk dapat menghidupkan kembali lampu merkuri ini, perlu waktu sekitar 5 menit atau lebih.

Bohlam luar dari gelas yang di sisi dalamnya dilapisi dengan bubuk fluore-sen berfungsi sebagai rumah lampu dan untuk menstabilkan suhu disekitar tabung. Karena lampu merkuri ini adalah bagian dari lampu tabung, maka untuk mengoperasikannya harus mengguna-kan balast sebagai pembatas arus. Biasanya balast ini berupa reaktor atau transformator, bergantung dari karak-teristik lampunya. Lampu merkuri beker-ja pada faktor daya yang rendah, sehingga untuk meningkatkannya diper-lukan kapasitor kompensasi yang dipa-sang secara paralel.

Ada berbagai macam jenis lampu merkuri yang ada dipasaran. Hanya saja masing-masing produsen lampu merkuri memberikan nama-nama yang berbeda, sehingga menyulitkan konsumen untuk mengenal setiap jenis lampu merkurin ini.

Tabel berikut menujukkan berbagai jenis lampu merkuri yang diproduksi oleh pabrik yang berbeda.

Tabel 4 Jenis Lampu Merkuri

Jenis Lampu Merkuri

Australia dan Inggris

Jepang Amerika Eropa

Fluoresen MBF HF H/DX HPL-NReflektor MBF-R HFR HR HPLRBlended MBFT HFM HSB MLHalide MBI M M/MV HPI-I

Tabel 5 Karakteristik Lampu Merkuri Tekanan Tinggi

Daya Lampu (watt)

Fluks Cahaya Lampu (lumen)

50 1.80080 3.350125 5.550250 12.000400 21.500750 38.0001.000 54.000

Rangkaian dasar untuk mengendalikan lampu merkuri tekanan tinggi adalah sebagai berikut:

Keterangan:L : Lampu merkuriB : BalastC : kapasitor kompensasi

Gambar 17 Rangkaian dasar lampu merkuri tekanan tinggi

Efikasi : 38 sampai 56 lumen / wattUsia Pemakaian : 7.500 jamPosisi penyalaan : Dapat dioperasikan pada segala posisiKualitas pantulan warna : cukup baik

3.1 Lampu Merkuri Fluoresen

Lampu ini termasuk lampu merkuri tekanan rendah. Di dalam tabung berisi merkuri dan gas argon, sedangkan di bagian dalam dilapisi serbuk fluoresen (phospor). Fungsi serbuk fluoresen adalah untuk merubah radiasi ultra violet menjadi cahaya tampak. Gambar rangkaiannya sama persis seperti lampu tabung fluoresen, yang membedakan adalah isi gas dari tabungnya.Lampu merkuri fluoresen ini mempunyai diamater tabung rata-rata 38 mm, sedangkan panjangnya bergantung dari dayanya. Berikut ini adalah tabel data lampu merkuri fluoresen.

Tabel 6 Data Lampu Merkuri Fluoresen

Daya Lampu (watt)

Data Total (watt)

fluks Cahaya (lumen)

50 61 1.80080 93 3.300125 140 5.800250 268 12.500400 426 21.250700 737 38.2501.000 1.044 54.200

Besarnya daya yang tertera pada lampu tidak sama dengan daya total rangkaian, disebabkan karena adanya daya yang hilang (menjadi energi panas) pada balast. Lampu merkuri fluoresen yang mempunyai efikasi 45 sampai 60 lumen/watt biasanya digunakan untuk penerangan jalan dan industri.

3.2 Lampu Merkuri Reflektor

Lampu merkuri reflektor dirancang hanya untuk pene-rangan ke bawah bohlam langsung menjadi reflek-tornya, dengan cahaya yang diarahkan ke bawah. Perbedaan lampu merkuri reflektor dengan merkuri fluoresen hanya dalam bentuk konstruksi bohlamnya saja, sedangkan rangkaian dan penggunaan ballast-nya sama. Lampu ini mempunyai rentang usia antara 12.000 sampai 16.000 jam menyala. Bisanya diguna-kan pada penerangan di kawasan industri dengan ketinggian 10 sampai 20 m.

Gambar 18 Lampu Merkuri Reflector

3.3 Lampu Merkuri Blended

Lampu ini merupakan kombinasi lampu pijar dengan lampu merkuri fluoresen, sehingga disebut lampu merkuri blended. Filamen tungsten dihubungkan seri dengan salah satu elektroda utama yang berfungsi untuk membatasi arus saat lampu bekerja.Dengan demikian lampu merkuri blended ini tidak memerlukan balast lagi diluar filamen tungsten, disamping sebagai pembatas arus, juga berfungsi untuk menghasilkan cahaya dominan infra merah. Sedangkan yang dihasilkan lampu merkuri fluouresen cahayanya dominan ultra violet. Filamen ini akan menyerap sebagian panas yang dihasilkan lampu, sehingga berakibat mengurangi

efikasi lampu dan rentang usia pemakaian. Oleh karena itu efikasinya hanya antara 12 sampai 25 lumen/watt, sedangkan rentang usianya 4.000 sampai dengan 6.000 jam menyala.Penggunaan lampu merkuri blended ini merupakan alternatif pengganti lampu pijar untuk penerangan industri dan komersil dengan efikasi dan rentang usia pemakaian yang lebih tinggi, sehingga biaya pemasangan awal yang lebih rendah.

Tabel 7 Daya Lampu Merkuri Blended

Daya Lampu (watt)

Data Total (watt)

fluks Cahaya (lumen)

160 160 2.450250 250 5.000450 450 1.250750 750 21.500

Besarnya daya yang tertera pada lampu sama dengan daya total rangkaian karena tidak adanya balast yang dipasang diluar.

3.4 Lampu Merkuri Halide (Metal Halide Lamp)

Pada prinsipnya karakterisitk elektris lampu merkuri halide sama dengan lampu merkuri fluoresen, tetapi untuk penyalaan awal (saat pengasutan) memerlukan tegangan yang lebih tinggi.Penambahan tegangan peng-asutan ini diperoleh dari trans-formator rangkaian pengasut yang

menghasilkan transien. Isi gas pada tabung Gambar 20 Lampu Merkuri

Halide

Gambar 19 Lampu Merkuri Blended

seperti pada lampu merkuri fluoresen, tetapi ada penambahan logam iodides (thalium, sodium, scandium, thorium, dll), sehingga menghasilkan CRI (Colour Rendering Index) lampu yang sangat baik. Disamping itu, efikasinya lebih tinggi dari lampu merkuri fluoresen yaitu 80 sampai 90 lumen/watt. Oleh karena CRI nya sangat baik, lampu ini biasa digunakan untuk penerangan komersial, penerangan ruang pameran, penerangan lapangan bola, dan sebagainya.

4. Lampu Sodium

Lampu sodium juga sering disebut lampu natrium. Tabung gelas lampunya berbentuk U yang tahan terhadap cairam sodium. Berdasarkan tekanan kerja pada tabung, lampu sodium dibedakan menjadi dua macam, yaitu lampu sodium tekanan rendah (SOX) dan lampu sodium tekanan tinggi (SON). Masing-masing akan dibahas pada uraian berikut ini.

4.1 Lampu Sodium Tekanan Rendah

Tabung busur apinya berbentuk huruf U yang terbuat dari gelas khusus yang tahan terhadap bahan kimia sodium. Tabung U ini berada didalam tabung gelas luar bening (seperti gambar disamping). Ada dua jenis lampu sodium tekanan rendah, yaitu SOX yang mempunyai sebuah pegangan lampu dan SLI/H yang mempunyai pegangan lampu dengan pin ganda pada masing-masing ujungnya.Karena dalam suhu ruangan, tabung busur api mempunyai tekanan rendah, maka loncatan muatan pada uap sodium tidak dapat dilakukan. Oleh karena itu pada tabung busur api ditambahkan gas neon untuk pengasutan. Pengasutan dilakukan dengan menggunakan tegangan tinggi (kira-kira dua kali tegangan antar elektroda) melalui transformator. Tegangan ini akan mengakibatkan loncatan muatan di dalam gas neon yang akan memanaskan sodium.

Penguapan sodium perlu waktu 6 sampai 11 menit, sehingga lampu menyala dengan terang. Perubahan warnanya dari merah menjadi kuning terang. Jalur busur api lampu sodium tekanan rendah lebih panjang daripada jalur busur api lampu merkuri.Lampu ini memancarkan cahaya berwarna kuning terang, dan mempunyai kualitas pantulan warna yang kurang baik. Panjang gelombang cahaya lampu ini mendekati panjang gelombang cahaya dimana manusia mempunyai sensitifitas maksimum, sehingga diperoleh efikasi yang tinggi (untuk saat ini paling tinggi dibandingkan dengan jenis lampu lainnya). Penggunaan lampu ini harus dipasang secara menda-tar / horizontal, kondensasi sodium terjadi secara merata sepanjang tabung U. Untuk penerangan jalan raya lampu ini cocok jika digunakan, karena efisiensinya tinggi.

Gambar 21 Lampu SOX

Tabel 8 Karakteristik Lampu Sodium Tekanan Rendah

Jenis Lampu Daya Lampu (watt) Fluks Cahaya Lampu (lumen)

SOX 35 4.30055 7.50090 12.500135 21.500

SLI / H 140 20.000200 25.000200 Ho 27.500

Efikasi : 61 sampai 160 lumen / wattUsia Pemakaian SOX : 6.000 jamPosisi penyalaan SLI/H : 4.000 jamPosisi Penyalaan : lampu dioperasikan secara mendatar atau dapat

membentuk sudut 20o terhadap posisi mendatarKualitas pantulan warna : sangat jelek

Rangkaian dasar untuk mengendalikan lampu sodium tekanan rendah adalah sebagai berikut:

Keterangan:L : Lampu sodiumT : transformatorC : Kapasitor kompensasi

Keuntungan lampu sodium tekanan rendah antara lain:+ Mempunyai efikasi yang tinggi;+ Lebih efisien jika dibanding lampu merkuri;+ Durasi pemakaiannya cukup lama + 40.000 - 60.000 jam

Sedangkan kekurangannya antara lain:- Untuk menyala perlu waktu 6 sampai 11 menit;- Pemasangan lampu tidak bebas (harus mendatar / horizontal);- Kualitas pantulan warnanya kurang baik, karena warna cahaya yang

dihasilkan merupakan warna monokromatik dari kuning.- Memerlukan balast untuk menstabilkan tegangan.

Gambar 22 Rangkaian Dasar Lampu Sodium Tekanan Rendah

4.2 Lampu Sodium Tekanan Tinggi (Natrium)

Tabung gelas lampu sodium ini berbentuk huruf U, dilengkapi dengan dua elektroda yang masing-masing mempunyai emiter.Di dalam tabung diisi dengan cairan natrium ditambah dengan gas neon dan 1% argon sebagai gas bantu.Lampu natrium yang mempunyai gas tekanan rendah bekerja pada suhu 270oC dengan tekanan uap jenuhnya + 1/3 atau untuk mempertahankan suhu kerja tersebut, maka

tabung berbentuk U ditempatkan dalam sebuah tabung pelindung dari kaca lampu udara yang berfungsi sebagai isolasi panas.

Lampu natrium banyak di gunakan untuk penerangan ruang terbuka dan penerangan jalan raya.

Tabung busur api lampu sodium tekanan tinggi berisi sodium dan sejumlah kecil gas argon atau xenon untuk membantu proses pengasutan. Tabung ini terletak di dalam bohlam gas yang sangat keras dan mampu menahan proses reaksi kimia dari sodium yang bertekanan tinggi.

Gambar di atas menujukkan gambar lampu sodium tekanan tinggi tipe SON dan SON/T. Bila lampu disambung ke sumber listrik, maka penyulut elektronik 2.000 V atau lebih akan mengakibatkan loncatan muatan dalam gas asut. Ionisasi ini akan menjadikan pemanasan sodium. Setelah 5 sampai 7 menit sodium panas ini akam menguap dan lampu menyala dengan terang. Jika tekanan sodium semakin me-ningkat, cahaya yang dipancarkan akan putih keemasan. Efikasi lampu ini cukup baik, demikian juga kualitas pantulan warnanya, serta usia pemakaian yang pan-jang. Oleh karena itu, lampu ini banyak digunakan untuk penerangan dikawasan pabrik, lampu penerangan di area parkir, dermaga, mercu suar di lapangan terbang, dll.

Tabel 9 Karakteristik Lampu Sodium Tekanan Tinggi

Jenis Lampu Data Lampu (watt)

fluks Cahaya Lampu (lumen)

SON 250 19.500400 36.000

SON/T 250 21.000400 38.000

Gambar 23 Lampu Sodium Tekanan Tinggi

Rangkaian dasar untuk mengendalikan lampu sodium tekanan tinggi adalah sebagai berikut:

Keterangan:L : Lampu SodiumP : Penyulut ElektronikB : BalastC : Kapasitor Kompensasi

Efikasi : 100 sampai 120 lumen / wattUsia Pemakaian SON : 4.000 jamPosisi penyalaan SON/T : 6.000 jamPosisi Penyalaan : BebasKualitas pantulan warna : cukup

Gambar 22 Rangkaian Dasar Lampu Sodium Tekanan Tinggi

Smart LED (Lampu pintar LED)Smart Light atau lampu LED Wi-fi pertama kali dikembangkan oleh ilmuwan

di Boston University College of Engineering pada tahun 2008, Rensselaer Polytechnic Institute di Troy, NY, dan University of New Mexico juga ikut berpartisipasi dalam proyek ini, dibawah bantuan National Science foundation. Penelitian yang dipimpin oleh professor Thomas Little ini bertujuan untuk mengembangkan teknologi komunikasi optik yang akan membuat lampu LED setara dengan jalur akses Wi-Fi. Wi-Fi sendiri awalnya dikembangkan sekelompok insinyur Amerika Serikat yang bekerja pada Institute of Electrical and Electronis Engineers (IEEE) berdasarkan standar teknis perangkat bernomor 802.11b, 802.11a dan 802.16.

Lampu pintar LED Wi-Fi (Smart Light LED Wi-Fi) adalah sebuah teknologi nirkabel yang dikembangkan untuk dapat mengirimkan data melalui perantara cahaya. Nantinya cahaya dari sinar lampu yang dipancarkan dari LED akan menggantikan teknologi sinyal radio yang digunakan untuk menjadi jalur Wi-Fi. Teknologi ini dianggap lebih aman daripada teknologi jaringan yang ada saat ini, hal ini disebabkan karena cahaya putih dari lampu tidak dapat menembus permukaan seperti dinding, sehingga dapat mengurangi risiko penyadapan atau pencurian data. Lampu LED juga mengonsumsi energi yang jauh lebih sedikit daripada teknologi sebelumnya, hal ini memberikan ruang untuk mengembangkan jaringan komunikasi yang hemat biaya energi dan mengurangi emisi karbon dalam jangka panjang. Sistem komunikasi berbasis cahaya ini nantinya digunakan juga untuk menyediakan koneksi internet untuk komputer, PDA, penerimaan televisi dan radio, sambungan telepon dan kontrol suhu thermostat.

Lampu pintar LED wi-fi sudah memiliki prototype yang diberi nama Smart Lighting 1, prototype ini terbuat dari papan elektronik 3 x 6 inchi yang dibagi dalam 2 bagian. Bagian pertama terdiri dari 9 buah komponen lampu LED putih (diode pemancar cahaya) dengan tingkat kecerahan yang tinggi yang berfungsi untuk mentransmisikan data. Bagian yang kedua terdiri dari 3 buah diode foto (photodiode) yang berfungsi untuk menerima sinyal cahaya dan mengubahnya menjadi sinyal elektronik. Prototype Smart light 1 menghasilkan sinyal dari proses kerja lampu LED yang dimodulasi pada frekuensi tertentu yang memungkinkan untuk transfer data berkecepatan tinggi. Setiap papan SL1 dapat memberikan sinyal ke perangkat elektronik yang kita miliki seperti laptop, PDA, dan hanya dihubungkan dengan menggunakan USB kabel. Kemampuan untuk mengubah frekuensi modulasi lampu LED on dan off secara cepat adalah kunci dari teknologi baru ini, begitu cepat perubahan itu sehingga tidak terlihat oleh mata manusia. Cahaya LED yang berkedip-kedip dalam pola tertentu memungkinkan transmisi data tanpa ada perubahan nyata dalam pencahayaan ruangan. Dan teknologi ini tidak terbatas hanya pada lampu di dalam ruangan, sehingga bisa diterapkan di luar ruangan. Pengujian pertama dari lampu ini bahkan dilakukan di industri otomotif.

Peningkatan kuantitas pengguna Internet berbasis teknologi Wi-Fi yang semakin menggejala di berbagai belahan dunia membuat para ilmuan berlomba untuk mengembangkan teknologi ini. Fungsi ganda sebagai alat penerangan dan sebagai alat untuk mengirimkan data melalui cahaya merupakan keunggulan yang dimiliki oleh Lampu LED Wi-Fi ini. Perangkat nirkabel dalam komponen lampu LED Wi-Fi memungkinkan kita untuk dapat mengirimkan dan menerima pesan berupa data digital pada kecepatan 1 hingga 10 mbps (megabit per detik). Sistem prototipe SL 1 (Smart Light 1) sudah dapat mengirim ribuan bit data per detik di rentang kecepatan yang sama seperti modem dial-up komputer tua. Namun dalam beberapa tahun ke depan teknologi ini akan memiliki kapasitas untuk menyampaikan jutaan bit data per detik, membuat kecepatan yang sebanding dengan koneksi internet nirkabel Wi-Fi.

Baru-baru ini para ilmuwan di China juga telah mampu mengembangkan teknologi koneksi internet Wi-Fi dengan menggunakan lampu LED. Dalam demo yang dilakukan oleh para ilmuwan China tersebut, sebuah laptop digunakan untuk streaming video. Tanpa melalui sambungan kabel maupun wireless card, sinyal jaringan ditransmisikan melalui paparan cahaya lampu LED biru yang terasang di atas laptop. Selain menghubungkan jaringan dan pencahayaan ruangan, Lampu LED tersebut juga digunakan untuk mengendalikan beberapa peralatan rumah tangga.

Penelitian mengenai lampu pintar LED wifi ini juga dikembangkan oleh perusahaan Siemens. Para peneliti dari Siemens mengaku telah memecahkan rekor untuk transmisi data secara nirkabel, dengan memanfaatkan LED putih (diode pemancar cahaya), bukan gelombang radio. Peneliti Siemens mengklaim dapat mengirimkan data pada 500Mbps, mengalahkan rekor sebelumnya 200Mbps, hal ini sangat jauh melebihi standar pengiriman data yang dimiliki wi-fi saat ini.

Isu global tentang penghematan energi dunia diramalkan akan mengubah seluruh penggunaan bohlam lampu ke LED. Lampu LED hanya menggunakan sekitar 15% listrik dari sebuah bohlam lampu biasa namun dapat menghasilkan tingkat kecerahan yang sama. Penelitian yang dilakukan mengatakan 22 % dari penggunaan listrik di dunia adalah untuk sistem penerangan dan apabila seluruh penerangan didunia digantikan oleh lampu LED maka persentase penggunaan energi listrik dapat berkurang menjadi 11%. Terobosan tentang masalah penghematan energi inilah yang diyakinikan akan menyebabkan meningkatnya penggunaan lampu LED di masa depan. Walaupun saat ini lampu LED bukanlah sebuah barang yang bisa kita dapatkan secara murah. Karena dibandingkan dengan bohlam biasa lampu LED memiliki harga yang lebih mahal. Namun meningkatnya penggunaan lampu LED dimasa depan dan meningkatnya kesadaran masyarakat akan fungsi ganda yang dimiliki lampu LED akan mendorong harganya menjadi lebih rendah.

Fungsi ganda yang dimiliki lampu LED ini juga memberikan perkembangan baru di dunia otomotif. Pemasangan lampu LED pada rem belakang mobil dapat membantu mengurangi terjadinya kecelakaan dan pelanggaran lalu lintas. Smart

Light LED saat ini sedang dikembangkan untuk membantu membuat sistem transportasi lebih aman. Banyak lampu lalu lintas yang sudah menggunakan lampu LED dengan teknologi baru yang akan ditambahkan, sinyal dari lampu lalu lintas dapat mengirimkan pesan ke komputer onboard mobil yang sedang mendekat, bahkan dapat memerintahkan mobil untuk menginjak rem secara otomatis.

Organic Light Emitting Diode (OLED)

Organic Light - Emitting Diode (OLED) atau diode cahaya organik adalah sebuah semikonduktor sebagai pemancar cahaya yang terbuat dari lapisan organik. OLED digunakan dalam teknologi elektroluminensi, seperti pada aplikasi tampilan layar atau sensor. Teknologi ini terkenal fleksibel dengan ketipisannya yang mencapai kurang dari 1 mm. Teknologi OLED ditemukan oleh ilmuwan Perusahaan Eastman Kodak, Dr. Ching W. Tang pada tahun 1979. Riset di Indonesia mengenai teknologi ini dimulai pada tahun 2005. OLED diciptakan sebagai teknologi aternatif yang mampu mengungguli generasi tampilan layar sebelumnya, tampilan kristal cair (Liquid Crystal Display atau LCD). OLED terus dikembangkan dan diaplikasikan ke dalam piranti teknologi tampilan.

OLED merupakan piranti penting dalam teknologi elektroluminensi. Teknologi tersebut memiliki dasar konsep pancaran cahaya yang dihasilkan oleh piranti akibat adanya medan listrik yang diberikan. Teknologi OLED dikembangkan untuk memperoleh tampilan yang luas, fleksibel, murah dan dapat digunakan sebagai layar yang efisien untuk berbagai keperluan layar tampilan.

Jumlah warna dari cahaya yang dipancarkan oleh piranti OLED berkembang dari satu warna menjadi multi-warna. Fenomena ini diperoleh dengan membuat

variasi tegangan listrik yang diberikan kepada piranti OLED sehingga piranti tersebut memiliki prospek untuk menjadi piranti alternatif seperti teknologi tampilan layar datar berdasarkan kristal cair.

Struktur OLED terdiri atas lapisan kaca terbuat dari oksida timah-indium yang berfungsi sebagai elektrode positif atau anode, lapisan organik dari diamine aromatik dengan ketebalan 750 nm, lapisan pemancar cahaya yang terbuat dari senyawa metal kompleks misalnya 8-hydroxyquinoline aluminium, dan lapisan elektrode negatif atau katodeterbuat dari campuran logam magnesium dan perak dengan perbandingan atom 10:1. Konstruksi keseluruhan lapisan tidak lebih dari 500 nm, artinya OLED sama tipis dengan selembar kertas. Bagian penting dari piranti OLED adalah lapisan elektrode dan lapisan tipis yang terdiri dari molekul-molekul organik sebagai pemancar cahaya dimana keduanya disusun bertumpuk. Lapisan organik dapat dimendapkan dengan teknik yang relatif sederhana yaitu pelapisan memutar (spin coating) sedangkan lapisan elektrode dimendapkan menggunakan teknik penguapan (evaporation). Lapisan elektrode dibuat dari bahan logam transparan atau semi-transparan seperti Indium Tin Oxide (ITO) atau aluminium (Al). Sifat transparan memungkinkan cahaya yang terpancar dari struktur piranti keluar secara optimal.

Mekanisme kerja OLED yaitu jika pada elektrode diberikan medan listrik, fungsi kerja katode akan turun dan membuat elektron-elektron bergerak dari katode menuju pita konduksi di lapisan organik. Keadaan ini mengakibatkan munculnya lubang (hole) di pita valensi. Anode akan mendorong lubang untuk bergerak menuju pita valensi bahan organik. Keadaan ini mengakibatkan terjadinya proses rekombinasi elektron dan lubang di dalam lapisan organik dimana elektron akan turun dan bersatu dengan lubang lalu memberikan kelebihan energi dalam bentuk foton cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Pada akhirnya akan

diperoleh satu jenis pancaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu bergantung pada jenis bahan pemancar cahaya yang digunakan.

Aplikasi

Pengembangan teknologi OLED di Indonesia tepat dengan realitas yang ada yaitu pengembangan teknologi yang disesuaikan dengan kemampuan anggaran yang terbatas dengan upaya memperoleh hasil yang optimal. Teknologi OLED sebagai layar alternatif dijadikan sebagai bentuk upaya untuk mengejar tertinggalnya teknologi yang ada agar tidak semakin jauh sehingga dapat mengurangi ketergantungan penggunaan produk teknologi dari negara industri maju.

Di Indonesia, beberapa teknologi layar tampilan dengan teknologi OLED sudah masuk ke pasar, mulai dari alat penerangan, alat konsumsi rumah tangga seperti televisi, gadget seperti telepon genggam, papan ketik (keyboard), kamera digital, jam tangan digital, komputer jinjing (laptop), layar komputer, sampai pada alat informasi seperti layar pengumuman di pasar swalayan, bandara, hotel atau rumah sakit.

Kelebihan

Kehadiran teknologi OLED dengan proses pembuatannya yang unik menggeser posisi teknologi LCD.

Tampilan OLED baru dan menarik. Layar terbuat dari gabungan warna dalam kaca transparan sangat tipis sehingga ringan dan fleksibel.

Kemampuan OLED untuk beroperasi sebagai sumber cahaya yang menghasilkan cahaya putih terang saat dihubungkan dengan sumber listrik.

Konsumsi daya listrik yang rendah dan terbuat dari bahan organik menjadikan OLED sebagai teknologi ramah lingkungan.

Biaya operasional yang relatif rendah dan proses perakitan yang relatif sederhana dibandingkan LCD. OLED dapat dicetak ke atas substrat yang sesuai dengan menggunakan teknologi pencetak tinta semprot (inkjet printer).

Memiliki jangkauan wilayah warna, tingkat terang, dan tampilan sudut pandang yang sangat luas. Piksel OLED memancarkan cahaya secara langsung sedangkan LCD menggunakan teknologi cahaya belakang (backlight) sehingga tidak memancarkan warna yang sebenarnya.

OLED memiliki waktu reaksi yang lebih cepat. Layar LCD memiliki waktu reaksi 8-12 milisekon, sedangkan OLED hanya kurang dari 0.01 ms.

OLED dapat dioperasikan dalam batasan suhu yang lebih lebar.

Kekurangan

Teknologi OLED di Indonesia pada umumnya masih terbatasi oleh beberapa faktor sehingga harus dikembangkan lebih lanjut.

Masalah teknis OLED yaitu masa bertahan bahan organik yang terbatas, sekitar 14.000 jam dibandingkan layar datar lain yang bisa mencapai 60.000 jam atau bahkan 100.000 jam. Pada tahun 2007, masa bertahan OLED dikembangkan menjadi 198.000 jam.

Kelembaban dapat memperpendek umur OLED. Bahan kandungan organik di dalam OLED dapat rusak jika terkena air.

Pengembangan proses segel (improved sealing process) dalam praktik pembuatan OLED dapat membatasi masa bertahan tampilan.

Dalam piranti OLED multi-warna yang ada sekarang, intensitas cahaya yang dihasilkan untuk warna tertentu belum cukup terang.

Harga produk yang cenderung mahal sehingga masih belum terjangkau oleh kalangan umum.

Intelligent LED

Efisien, Hemat biaya, dan mampu menyelamatkan nyawa. Itulah sebutan yang paling tepat bagi hasil penemuan terbaru di dunia teknologi lampu karya dai perusahaan GE Lighting ini. Suara ledakan peluru menggema di jalanan sebuah kota di malam hari. Para pejalan kaki dan pengendara yang sedang lewat sontak mencari-

cari asal suara tersebut, namun sulit sekali untuk dapat melihat ditengah keadaan yang gelap gulita. Lampu jalanan yang berada paling dekat akan otomatis bereaksi. Begitu ia mendengar suara ledakan senjata, secara otomatis lampu akan menyala hingga titik paling terang untuk menyinari lokasi kejadian, merekam sang pelaku dan menghubungi layanan gawat darurat – secara otomatis. bahkan layanan gawat darurat medis. Sistem intelligent lighting dapat menjadi pusat infrastruktur perawatan kesehatan, sebagai jaringan yang dapat memberikan informasi secara real- time kepada pengelola-pengelola rumah sakit mengenai lokasi dan status pasien. Hal ini dapat memperbaiki kualitas pelayanan medis dan mempercepat layanan gawat darurat secara signifikan.

Implementasi teknologi canggih seperti di atas dapat kita nikmati tidak lama lagi. Intelligent LED Lighting yang tersambung pada sistem jaringan dilengkapi dengan sensor dengan kemampuan melihat, merasa dan mendengar, tidak lama lagi akan menerangi jalanan dan lorong-lorong kota, meningkatkan keamanan, mengoptimalkan lalu lintas, memonitor lingkungan, dan banyak hal lainnya.

Ada hingga 90 juta lampu jalan di A.S. dan Eropa. Memperbaharui teknologi lighting memiliki potensi besar guna mewujudkan smart cities. Meskipun teknologi ini dapat menghemat biaya, masih banyak pemerintah kota yang enggan menanamkan investasi untuk teknologi yang berbau futuristik. Namun, sesunguhnya investasi tersebut dapat menjadi solusi.

GE Lighting baru saja merilis riset bersama dengan Carbon Trust, organisasi berbasis di UK yang membantu perusahaan-perusahaan dalam meningkatkan efisiensi energi, dan mendiskusikan beragam isu dengan para decision-maker di sektor pemerintahan. Riset membuktikan bahwa tantangan terberat untuk

memberlakukan teknologi pintar bukan terletak pada teknologi itu sendiri, karena

sesungguhnya teknologi tersebut dapat ditemukan dalam berbagai bentuk.

Tujuan utama saat ini adalah untuk mengubah intelligent LED lighting menjadi sebuah platform yang dapat dirancang sesuai dengan kebutuhan. Begitu platform tersebut digunakan di kota-kota, satu-satunya hambatan adalah kreativitas penggunanya sendiri.

Lampu jalanan baru berteknologi “intelligent LED yang dikombinasikan dengan sensor dan cloud analytics  tak lama lagi mampu mewujudkan lingkungan tempat tinggal yang cerdas, efisien dan hemat biaya maupun waktu.