Iluminasi

Pencahayaan Pada Terowongan

(Tunnel Lighting)

DEPOK

JULI 2007

Daftar Istilah

Ballast : Suatu peralatan yang digunakan dengan lampu pelepasan muatan guna

menstabilkan arus pelepasan.

Colour rendering : Perasaan umum akibat pengaruh warna saat melihat sumber cahaya dari

benda secara sadar atau dibawah sadar.

Control : Karakteristik dari rumah lampu dinyatakan oleh besaran specific luminaire index

(SLI).

Efficacy : Keandalan dari lampu yang dinyatakan dalam lumen per watt.

Ignitor : Peralatan untuk pemanasan awal dari elektroda elektroda sehingga menimbulkan

lompatan tegangan apabila dikombinasikan dengan ballast.

Illuminance : Kuat penerangan pada suatu permukaan.

Luminance : Kuat pantulan cahaya pada suatu permukaan.

Spesific Luminaire Index (SLI) : Suatu besaran dimana menunjukkan pengendalian nilai silau

dari lentera.

PENDAHULUAN

Seperti kita ketahui pada mulanya sistem penerangan di terowongan dilaksanakan

secara sederhana saja, yaitu asal terlihat tidak terlalu gelap dan mampu melihat di malam

hari saja. Tetapi dengan semakin bertambahnya pemakai jalan yang melewati terowongan,

atau karena terowongan tersebut sebagai satu satunya jalan yang harus dilewati, maka

diperlukan suatu sistem pancahayaan buatan yang dapat diandalkan dan memberikan

kualitas pencahayaan yang baik.

Tujuan utama adanya penerangan di dalam terowongan adalah untuk memberikan

penglihatan yang cepat, tepat, dan nyaman baik di siang maupun malam hari. Kualitas

pencahayaan ini terkait juga dengan keamanan pengguna kendaraan yang menggunakan

terowongan tersebut. Pengendara harus dapat melihat dengan baik walaupun di dalam

terowongan, sehingga dapat menentukan dengan pasti posisi kendaraannya dan kondisi lalu

lintas di dalam terowongan tersebut.

Dengan adanya penerangan pada terowongan, maka akan dapat memberikan

keuntungan ekonomis dan sosial kepada masyarakat, antara lain :

1. Mengurangi resiko kecelakaan di dalam terowongan.

2. Memungkinkan arus lalu lintas yang lancar.

3. Meningkatkan bisnis dan industri pada waktu malam hari.

Lentera Penerangan

Fungsi utama dari penerangan adalah menghasilkan cahaya dengan keandalan (efficacy)

yang dinyatakan dalam lumen yang dipancarkan setiap Watt dari pemakaian daya. Pada bagian ini

akan dijelaskan beberapa jenis lentera yang umum digunakan untuk penerangan. Yang dimaksud

dengan lentera adalah lampu beserta peralatan pendukungnya seperti ballast, starter, luminarie,

dan sebagainya.

Lampu Sodium

Lampu sodium merupakan sumber penerangan yang menggunakan prinsip

pelepasan mutan listrik. Pada permulaan start, lampu sodium akan menghasilkan cahaya

yang berwarna merah yang kemudian berangsur angsur akan berubah warna menjadi

kuning atau putih kekekuningan (setelah kira- kira 15 – 20 menit). Warna cahaya yang

dihasilkan oleh lampu sodium dapat mempengaruhi warna warna benda yang terkena

cahayanya. Adapun jenis lampu sodium ini terbagi dalam dua jenis, yaitu lampu sodium

bertekanan tinggi dan lampu sodium bertekanan rendah.

Lampu Sodium Bertekanan Tinggi

Lampu sodium yang bertekanan tinggi berisi uap sodium bertekanan tinggi dengan

sedikit gas neon atau gas argon untuk membantu pada saat start. Warna yang dihasilkan

oleh lampu sodium bertekanan tinggi adalah putih kekuning kuningan, dengan keandalan

penerangan (efficacy) adalah 70 – 130 lumen/Watt, dan cahaya yang dihasilkan adalah 3000

– 130000 lumen (50 – 1000 Watt).

Colour rendering dari lampu sodium bertekanan tinggi lebih dari memadai untuk

aplikasi penerangan jalan secara umum. Pada kenyataannya peneranngan dengan

menggunakan lampu jenis ini lebih nyaman dari pada menggunakan lampu mercury.

Lampu sodium bertekanan tinggi untuk penyalaannya membutuhkan tegangan

sebesar 300 Volt, maka dari itu ignitor yang digunakan tidak disampung paralel secara

langsung terhadap lampu, tetapi melalui sadapan pada lilitan penghambat yang berfungsi

sebagai transformator untuk meningkatkan pulsa tegangan penyalaan dari ignitor.

Gambar High Pressure Sodium Lamp

Beberapa jenis lampu sodium bertekanan tinggi telah dilengkapi dengan sistem

penyalaan yang terdapat pada lampu tersebut. Setiap lampu umumnya dilengkapi dengan

saklar bimetal. Beberepa jenis dari lampu sodium bertekanan tinggi yang dilengkapi dengan

ignitor ini dapat digunakan bersamaan dengan ballast pada lampu mercury bertekanan

tinggi, sehingga memungkinkan untuk mengganti instalasi lampu mercury bertekanan tinggi

yang sudah tua tanpa mengubah perlengkapan kemudi (control gear).

Lampu sodium bertekanan rendah

lampu sodium bertekanan rendah berisi uap sodium yang bertekanan rendah

dengan sedikit gas neon atau gas argon untuk membantu pada saat start. Warna yang

dihasilkan oleh lampu sodium bertekanan rendah adalah kuning, dengan keandalan

penerangan mencapai 200 lumen/Watt, serta cahaya yang dihasilkan adalah 2000 – 35000

lumen (18 – 180 Watt).

Lampu sodium bertekanan rendah ini memancarkan radiasi monochromatic

akibatnya tidak akan ada colour rendering. Pada kenyataanya lampu sodium bertekanan

rendah memiliki keandalan yang tinggi dibandingkan dengan jenis lampu lainnya. Tegangan

puncak yang dibutuhkan untuk penyalaan lampu ini sekitar 400 – 600 Volt. Lampu ini dapat

dipicu dengan menggunakan ignitor thyristor elektronik yang dihubungkan secara paralel

dengan elektroda lampu.

Gambar Low Pressure Sodium Lamp

Lampu Metal Halida

Lampu metal halida mengandung unsur iodida seperti indium, thallium, dan sudium

untuk menghasilkan peningkatan efficacy dan colour rendering. Lampu metal halida tersedia

dari ukuran 250 – 2000 Watt. Halida halida ini menambah intensitas ketiga pita cahaya :

biru, hijau, dan merah. Colour rendering meningkat dibandingkan dengan lampu sodium

bertekanan tinggi. Lampu metal halida ini memiliki efficacy diatas 80 lumen/Watt untuk

lampu ukuran 400 Watt dengan cahaya yang dihasilkan antara 20000 lumen sampai dengan

200000 lumen.

Grafik Karakteristik Kinerja Pencahayaan dari beberapa jenis lampu

Tabel Karakteristik Kinerja Pencahayaan (Luminous) dari Luminer yang Umum

digunakan

Pencahayaan pada Terowongan

Persyaratan Untuk Siang Hari

Daerah ambang

Mata seorang supir atau pengandara motor yang memasuki terowongan ketika siang

hari beradaptasi dengan luminansi siang hari pada level yang tinggi. Konsekuensinya, jika

terowongannya panjang dan luminansi (Intensitas cahaya) di dalam terowongan jauh lebih

rendah dari pada luar terowongan, terowongan akan terlihat sebagai “black hole” dan tidak

ada interior terowongan yang dapat terlihat.

Efek “black hole” pada pintu masuk terowongan yang panjang.

Untuk menanggulangi masalah tersebut ketika supir atau pengendara kendaraan

bermotor menuju terowongan yaitu dengan meningkatkan luminansi pada pintu masuk

terowongannya, atau disebut daerah ambang. Besar luminansi bergantung pada daerah

ambangnya sehingga disebut outside adaption luminance.

Luminansi di luar yang ditentukan bersamaan dengan adaptasi luminansi di luar dari

berbagai macam variasi tipe terowongan. Pada terowongan di daerah pegunungan, sebagai

contoh, outside adaptation luminance ditentukan melalui tingkat kecerahan dari sekitar

gunung pada pintu masuk terowongan. Pada terowongan bawah laut, langit yang cerah

diatasnya sangat memberikan pengaruh yang besar pada tingkat outside adaptation

luminance-nya. Untuk jembatan layang (bypass) dan underpass, outside adaptation

luminance-nya bergantung pada sebagian dari strukturnya dan sebagian lagi bergantung

pada luminansi dari matahari.

Untuk beberapa jenis terowongan tertentu, pengukuran khusus dapat dilakukan

untuk menurunkan outside adaption luminance. Pengukuran semacam ini termasuk

menggunakan bahan yang tidak mengkilap (non-glossy), material berwarna hitam untuk

permukaan jalan pada bagian awal terowongan, bagian akhir terowongan, bagian dinding

(khusus untuk terowongan bawah air), membersihkan bagian sekitar mulut terowongan dari

pohon dan semak belukar yang dapat menghalangi cahaya dari luar. Pada kenyataannya,

outside adaptation luminance sangat bervariasi (dengan nilai iluminansi horizontal sekitar

100,000 lux) berdasarkan tipe terowongan dan pengukuran yang dilakukan, diantara sekitar

3000 cd/m2 dan lebih dari 8000 cd/m2. Pada gambar di bawah ini dapat dilihat bahwa

luminansi di daerah ambang harus sekurang-kurangnya 10% dari level luar.

Kurva hubungan antara outside luminance L0 dan zona ambang batas LTH untuk objek kritis yang dapat dilihat 75% pada

jarak 100m. (objek kritis = objek 20x20cm dengan kontras 20%)

Hubungan antara waktu adaptasi (t) dan luminansi (L)

Panjang yang dibutuhkan oleh daerah ambang bergantung utama pada jarak dimana

objek kritis diletakkan. Pada kesehariannya,panjang dari daerah ambang harus terbentuk

pada 40-100m dengan batas kecepatan 50-80 Km/h.

Pencahayaan level tinggi pada daerah ambang berasal dari pencahayaan yang

berasal dari penerangan buatan di dalam terowongan. Atau bisa juga memasangnya di

depan terowongan pada pintu masuknya. Penutup terowongan mengatur jumlah cahaya

yang mencapai jalan dan menciptakan tingkat pencahayaan yang diinginkan. Penutup

terowongan harus dibangun dengan tidak memberikan kesempatan pada sinar matahari

langsung menyentuh permukaan jalan atau mata sang pengendara agar mencegah

bayangan yang mengganggu pada jalan (berupa kilauan yang berkedap-kedip).

Kekurangan yang paling serius mengenai penggunaan penutup sinar matahari pada

terowongan adalah variasi transmisi jalan itu sendiri dengan variasi kondisi cahaya dan yang

paling berpengaruh adalah permukaan dari jalan atau tanahnya. Terlebih lagi, pada daerah

yang berada dibawah temperatur 00 , hujan atau salju pada permukaan jalan yang dapat

membeku tanpa efek penghangatan dari cahaya matahari.

Zona transisi

Pengemudi yang memasuki terowongan yang panjang, terkadang membutuhkan

waktu untuk kembali mata dapat beradaptasi dengan tingkat pencerahan yang minim pada

mata kita. Transisi dari luminansi tinggi ke rendah pada terowongan yang panjang harus

sebisa mungkin dibuat secara bertahap. Menurut hasil percobaan bahwa 75% pertimbangan

pengemudi dibutuhkan waktu kira-kira 15 detik untuk dapat diterima oleh pengemudi

dengan transisi dari 8,000 cd/m2 (daylight luminance) hingga 15 cd/m2 (central zone

luminance).

Gradien luminansi pada terowongan dengan kecepatan 75 Km/jam yang disarankan

Central zone

Pada terowongan yang panjang, transisi atau daerah ambang biasanya diikuti oleh

luminansi yang menjadi konstan. Berdasarkan test pada model menunjukkan bahwa

minimum rekomendasi luminansi rata-rata yang diperbolehkan adalah 15 cd/m2 pada

daerah ini atau zona ini. Untuk terowongan yang sangat panjang, atau terowongan yang

dengan aturan mengurangi kecepatan kendaraan yang melintasinya, minimum rekomendasi

luminansi rata-rata dapat menjadi 5 cd/m2 atau 10 cd/m2.

Zona exit

Pada siang hari, jalan keluar dari terowongan muncul pada pengendara yang keluar

dari terowongan yang panjang tersebut “bright hole” dengan hambatan terlihat pada siluet.

Siluet ini memberikan efek yaitu menggunakan lapisan dinding yang memiliki refleksi yang

tinggi.

Luminance dari luminaries

Kenaikan atau pertambahan dari luminaries pada terowongan / tunnel lebih rendah

dari yang biasa digunakan pada instalasi penerangan jalan. Hal ini berarti kamungkinan

lampu kasa untuk menghasilkan cahaya yang menyilaukan / kilauan cahaya semakin

meningkat. Penyaringan cahaya secara cukup merupakan hal yang paling penting pada zona

gelap / relatively dark central zone dari sebuah terowongan. Pada zona awal dengan

luminansi yang tinggi, maka penyaringan cahaya menjadi tidak begitu penting karena

luminance dari luminaries itu sendiri mampu mengkoresponden menjadi lebih tinggi, hal ini

sangat membantu dalam memberikan gambaran kepada pengendara pada saat memasuki

terowongan. Perbedaan warna antara cahaya luar dan cahaya pada pintu masuk

terowongan memiliki kegunaan yang sama.

Efek Kedip/kerlap-kerlip

Luminaries yang terpasang dalam baris yang panjang dapat menghasilkan efek

kedip/ kerlap-kerlip pada mata pengendara. Efek kedip yang terjadi dapat disebabkan baik

dari cahaya pada luminaries itu sendiri maupun dari pantulan luminaries sekilas pada

permukaan yang licin, sebagai contoh: bonnet pada kendaraan. Seberapa jauh pengendara

dapat terganggu oleh efek kedip tersebut tergangtung dari banyaknya kedipan yang terjadi

per detik/frekuensi kedipan.

Luminaries spacing yang terlarang, dalam hubungannya dengan kecepatan

kendaraan harus diperhatikan karena dapat menghasilkan frekuensi yang mengganggu

seperti adanya cahaya yang berkedap kedip secara terus menerus sehingga dapat

menyebabkan pengendara kendaraan bermotor merasa kurang nyaman / pusing.

Sementara untuk terowongan yang pendek range frekuensi cahaya yang berkedip akan

berkurang. Hal ini disebabkan total waktu pencahayaan yang diperlukan untuk kerlipan juga

memiliki pengaruh.

Terowongan pendek/Short tunnel

Pada terowongan telah ditetapkan, untuk tujuan pencahayaan karena

terowongannya pendek, maka keadaan dalam terowongan dapat terlihat dengan jelas dari

luar pintu masuk terowongan.

Untuk pengendara, meskipun terowongan berukuran pendek, namun secara pasti

akan menampilkan bagian gelap dari terowongan, dianalogikan seperti frame/bingkai

dengan bagian tengah yang terang . Panjang perspektif dari bingkai tersebut akan

menentukan apakah akan terlihat adanya hambatan pada siluet melawan high luminance

pada pintu keluar terowongan.

Persyaratan pencahayaan pada malam hari

Pada malam hari, tidak terlalu berbeda dengan persyaratan pencahayaan pada siang

hari yang telah ditetapkan. Luminance pada bagian luar terowongan lebih rendah daripada

bagian dalam, sebagai akibat dari tidak adanya cahaya matahari. Tidak ada permasalahan

yang cukup berarti sebagaimana masalah pada pencahayaan siang hari, karena ratio dari

luminance dalam terowongan sampai dengan luar terowongan kurang dari 3:1. Terowongan

tetap berada dalam kondisi maksimal operasi sepanjang malam. Tambahan pencahayaan

yang digunakan dalam zona yang bervariasi untuk memenuhi persyaratan siang hari, harus

dimatikan dan sisa pencahayaan diredupkan untuk memberi average luminance sepanjang

terowongan sekitar 3cd/m2.

Jalan keluar harus disediakan dengan instalasi pencahayaan yang baik, minimal

sekitar 200 m dari setiap keluaran terowongan, untuk memperbaiki atau membantu

penyesuaian bagi pengendara.

Pertimbangan Umum

Faktor Refleksi dan Warna jalan, Dinding dan Langit langit

Untuk memperoleh pantulan cahaya (luminan) tinggi di dalam terowongan seekonomis

mungkin, permukaan dinding dan jalan harus punya faktor refleksi tinggi (permukaan jalan harus

terlihat terang). Untuk mendapatkan penglihatan yang baik, di sana harus ada perbedaan kecil

antara pantulan cahaya (luminan) atau warna diantara jalan dengan dinding. Kemudian harus

dihindari permukaan yang bersifat reflektif, serta penutup dinding harus dari bahan yang mudah

dibersihkan.

Debu dan Gas Buangan

Banyak debu dibawa ke terowongan dari lalu lintas (kendaraan) yang melintas. sebagai

tambahan, gas buangan kendaraan berisi partikel karbon tak dibakar dalam jumlah besar. kumpulan

partikel tersebut dapat mereduksi ketajaman penglihatan di terowongan. efek ini dapat sebagian

dikompensasi dengan memakai iluminans yang tinggi. ventilasi yang baik wajib disediakan untuk

membuang kumpulan partikel (asap) secepat mungkin.

Awan debu ini dan gas buang juga penyebab permukaan terowongan menjadi cepat

bernoda. noda-noda ini akan menyebabkan pantulan cahaya (luminan) cepat memburuk - efek ini

dapat dikurangi dengan sering melakukan pembersihan dinding dan luminarie.

Perlengkapan Penerangan

lampu dan armature lampu

Lampu pijar berderet sepanjang panjang terowongan direkomendasikan. lampu sodium

bertekanan rendah, terutama yang memiliki efektifitas tinggi, direkomendasikan untuk menambah

penerangan yang diperlukan pada ambang pintu dan wilayah-wilayah peralihan. dimana penerangan

tingkat tinggi dibutuhkan (sebagai contoh di terowongan dalam air) tekanan tinggi lampu sodium

dapat lebih ekonomis karena fluks cahayanya yang tinggi dan mereka memiliki lebih sedikit

luminarie.

luminarie harus memenuhi kriteria berikut:

1. Kuat dan resiko kerusakannya kecil (minim) untuk lalu lintas dan pembersihan.

2. Kedap air dan tahan dari efek-efek pembersihan dan gas buangan.

3. Dapat diakses dengan mudah dan dapat dipelihara dengan baik(maintainable).

4. Mampu dikendalikan pantulan cahaya (luminan)nya dari sumber penerangan

5. Memiliki fuse yang terpisah satu sama lainnya

Lampu Darurat

Bentuk lampu darurat yang dapat dioperasikan secara otomatis sewaktu terjadi kegagalan.

Dengan kondisi setidaknya sepertiga luminarie harus dapat menghubungkan kepada sistem darurat

sehingga penerangan masih bisa berfungsi.

Perlengkapan Dimming (Lampu berkedip)

Dirancang sebagai penerangan untuk terowongan untuk kecocokan dengan tingkat

eksternal tinggi kira-kira 100000 lux, sangat dibutuhkan (dari segi pandangan ekonomi dan

kenyamanan penglihatan) untuk tingkat penerangan di dalam terowongan otomatis mencocokan

sesuai tingkat eksternal naik atau turun. ada 2 cara untuk melakukan ini:

1. Respon ketika perubahan di eksternal iluminans horisontal

2. Respon ketika perubahan di pantulan cahaya (luminan) eksternal

Metode 2 lebih banyak digunakan, akan tetapi, karena metode ini akan melakukan

penyesuaian untuk bermacam-macam kondisi permukaan jalan (misalnya basah, kering, salju, dan

lain-lain), maka metode ini meliputi penggunaan photometri (pengukur cahaya) dengan jarak kira-

kira 100 meter dari pintu masuk dan pada pintu keluar dari terowongan. Pengukur cahaya dapat

kemudian memonitor pantulan cahaya (luminan) pada permukaan jalan di depan pintu masuk

terowongan, sekeliling pintu masuk terowongan, dan langit di luar terowongan. Sinyal hasil

photometri kemudian digunakan untuk menyetel tingkat penerangan dalam terowongan secara

otomatis, sehingga tingkat pencahayaan pada terowongan dapat sesuai dengan kebutuhan.