laporan brightness
TRANSCRIPT
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sejarah perkembangan lampu listrik sudah dimulai sejak berabad-abad silam.
Penemuan lampu pijar oleh Thomas Alva Edison, menjawab kebutuhan manusia akan
kebutuhan penerangan pada malam hari. Penemuan brilian Edison ini kemudian diadaptasi
oleh seorang insinyur dan ahli kimia, Georges Claude. Pada 1902, Pria kebangsaan Prancis
ini menemukan sinar cahaya melalui lampu neon untuk keperluan periklanan. Berkat
usahanya, seluruh dunia mulai mengenal neon (TL/tube lamp).
Hingga saat ini, Lampu neon banyak digunakan baik bagi kebutuhan primer sebagai
penerangan maupun sebagai keperluan lain, seperti media periklanan, hiasan, dan lain-lain.
Penggunaan lampu di berbagai aspek tersebut harus selalu mempertimbangkan berbagai
sifat/karakteristik lampu itu sendiri, salah satunya adalah tingkat kecerahan atau brightness.
Penerangan harus disesuaikan dengan kebutuhan, misalnya penerangan untuk belajar
berbeda dengan penerangan untuk santai, tidur, dan sebagainya. Berdasarkan pertimbangan
akan pentingnya pengetahuan mengenai tingkat kecerahan lampu maka percobaan ini
dilakukan agar lampu dapat digunakan secara efektif dan efisien.
1.2 Permasalahan
Permasalahan dari percobaan ini adalah bagaimana tingkat kecerahan (brightness)
lampu Neon-TL.
1.3 Tujuan
Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui tingkat kecerahan (brightness) lampu
Neon-TL.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Intensitas, Iluminasi, dan Brightness
Intensitas cahaya (luminous intensity), I, merupakan besaran yang menyatakan kuat
sumber cahaya yang diukur dengan candela pada system internasional. Telah disepakati
bahwa jika sebuah sumber cahaya yang mempunyai intensitas cahaya 1 candela diletakkan
di titik pusat sebuah bola dengan jari-jari 1 m, maka fluks cahaya (F) yang datang pada
tiap 1 m2 permukaan kulit bola tersebut adalah 1 lumen.
𝐼 =𝑑𝐹
𝑑𝑤
𝐿𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑠𝑡𝑒𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛 candela (2.1)
Iluminasi (kuat penerangan yang datang pada suatu permukaan) pada kulit bola
tersebut adalah 1 lumen per 1 meter persegi (lumen/m2) yang disebut dengan lux.
𝐸 =𝑑𝐹
𝑑𝐴
𝐿𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑚2 lux (2.2)
Karena luas kulit bola tadi adalah 4πr2 (atau 4 x 3,14 x 12 m2) atau 12,57 m2, maka sumber
cahaya yang memiliki intensitas 1 candela tersebut memancarkan cahaya ke segala arah
total sebanyak 12,57 lumen.
Hubungan antara iluminasi (E) dan intensitas cahaya (I) dapat dirumuskan dalam
persamaan berikut ini:
Data tersebut digunakan untuk menentukan distribusi intensitas dengan cara berikut ini:
𝐼 = 𝐷2. 𝐸 cos 𝜃 (2.3)
I : Intensitas
E : Iluminasi (kuat penerangan yang diterima suatu permukaan)
D : Jarak luxmeter ke lampu.
θ : Sudut antara normal bidang penerima (luxeter) dengan garis semu luxmeter ke
lampu.
Karena luxmeter selalu diposisikan tegak lurus dengan arah lampu, dengan kata lain arah
normal bidang lux meter selalau sejajar (0O) terhadap arah lampu, maka cosθ = cos 0 = 1.
Sehingga persamaan diatas menjadi:
𝐼 = 𝐸. 𝐷2 (2.4)
Brightness dapat juga dikatakan sebagai luminasi merupakan besaran yang diukur
dalam candelas per squaremeter (cd/m2). Brightness/luminasi adalah jumlah cahaya yang
dipancarkan, dipantulkan atau diteruskan oleh suatu objek. Liminasi (L) dapat dirumuskan
sebagai berikut:
L = I/A (2.5)
Dimana I adalah intensitas (cd) dan A adalah luas bidang penerima (m2) sehingga L dapat
memiliki satuan cd/m2.
Luminasi/brightness adalah nilai yang sbjektif tergantung dari kondisi pandangan
disekitar ojek.
2.2 Sumber Cahaya Model Pita
Sumber cahaya dapat dikelompokkan menjadi beberapa tipe, salah satunya adalah
pendekatan dengan model pita. Sumber jahaya yang memiliki dimensi panjang jauh lebih
besar dari pada lebarnya (h>>w) dapat didekati dengan model sumber pita sebagai berikut:
Gambar 2.1 Sumber pita
Pada Gambar 2.1 tersebut, berlaku:
𝑑2 = 𝑦2 + 𝑢2 + 𝑠2
𝑑𝐴 = 𝑤 𝑑𝑦
cos 𝛼 = cos 𝛽 = 𝑠
𝑦2 + 𝑢2 + 𝑠2
𝑑𝐸𝑝 = 𝐵. 𝑠
𝑦2 + 𝑢2 + 𝑠2 𝑤 𝑑𝑦
𝐸𝑝 = [𝑠
𝑦2 +𝑢2+𝑠2 +1
(𝑢2+𝑠2 )1
2⁄ 𝑎𝑟𝑐tanℎ
(𝑢2+𝑠2 )1
2⁄ ] 𝐵 (2.6)
α
β P q
s
h
w
d
Disamping itu, dapat digunakan rafik untuk mempermudah perhitungan, seperti pada
Gambar 2.1 berikut ini:
Gambar 2.2 Plot variable dari persamaan untuk sumber pita (h>>w)
2.3 Luxmeter
Luxmeter adalah sebuah alat portable yang digunakan untuk mengukur iluminasi (kuat
penerangan yang diterima suatu permukaan). Luxmeter sederhana terdiri dari selenium
photocell yang merubah energy cahaya menjadi energy listrik yang diukur dengan
mikroampmeter dengan skala terkalibrasi pada lux. Perbedaan skala mengacu pada
perbedaan range iluminasi yang diukur.
Kurva sensitifitas spektrum relatif dari selenium photocell berbeda dengan sensitifitas
rata-rata mata manusia. Alat ini biasa dikalibrasi menggunakan lampu incandescent. Pada
lux meter sederhana ini akan terjadi perbedaan apabila yang diukur bukan lampu
incandescent, misalnya caha matahari ataupun cahaya lainnnya dimana akan terjadi terjadi
faktor koreksi sekitar 10%.
Gambar 2.3 Luxmeter
Luxmeter yang lebih akurat telah disempurnakan dengan filter cahaya membuat
sensitifitas spectral photocell mendekati sensitifitas mata manusia, hal ini dilakukan untuk
mengurangi faktor error ketika mengukur iluminasi. Akurasi luxmeter yang terbaik
memiliki error di kisaran 1%.
3. METODE PERCOBAAN
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah 1 buah lampu Neon-TL,
luxmeter, dan meteran.
Gambar 3.1 Lampu Neon-TL dengan reflektor
3.3 Cara Kerja
Langkah pertaman yang dilakukan adalah menyusun peralatan dan mempersiapkan
beberapa titik pengukuran seperti pada Gambar 3.1 berikut ini. Iluminasi (Ep) diukur pada
7 titik 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan 7.
Lampu
120cm
20cm
20cm 20cm 20cm
1
5
4 6
7
180cm
X
Y
(0,0)
w=2.8cm
2 3
4. HASIL dan PEMBAHASAN
Berikut adalah data yang didapatkan dari percobaan ini
Tabel 4.1 Data percobaan
No. Titik Ukur s (cm) q (cm) h (cm) w (cm) Ep (lux)
1 1 0 180 h1 = 60
h2 = 60 2,8 98.5
2 2 0 180 h1 = 120 2,8 73.1
3 3 0 180
h1 = 120
2,8 74.7
4 4 0 180
h1 = 140
h2 = -20 2,8 68.8
5 5 20 180
h1 = 140
h2 = -20 2,8 65.9
6 6 0 180 h1 = 140
h2 = -20 2,8 75.2
7 7 20 180 h1 = 140
h2 = -20 2,8 75.3
Data tersebut digunakan untuk menentukan nilai brightness (B). Perhitungan dapat
dilakukan seperti contoh-contoh berikut ini:
Misal untuk titik 1.
Diketahui :
Ep = 98,5
q = 1,8 m
s = 0 m
h1 = h2 = h = 0,6 m
w = 0,028 m
Dari data tersebut kemudian dicari Brightnessnya dengan menggunakan gambar 2.2:
𝑠
𝑞=
0
1,8= 0
ℎ
𝑞=
0,6
1,8= 0,3
𝑞
𝑤=
1,8
0,028= 64,28
𝑞
𝑤(
𝐸𝑝
𝐵) = 0,28
66,1 𝑥 (89,0
𝐵) = 0,28 + 0,28
𝐵 =66,1 𝑥 89,0
0,56
𝐵 = 11307 𝑙𝑢𝑥 = 1,1307 𝑥 104 𝑙𝑢𝑥
Perhitungan pada titik yang lain menggunakan cara yang sama sehingga didapatkan data
seperti berikut:
Tabel 4.2 Data percobaan
No. Titik Ep
(lux) s/q
h/q q/w
q/w(Ep/B) B (lux)
1 2 1 2
1 1 98.5 0 0.33 0.33 64.28 0.28 0.28 11307.39
2 2 73.1 0 0.66 0 64.28 0.5 0 9398.57
3 3 74.7 0 0.66 0 64.28 0.5 0 9604.28
4 4 68.8 0 0.77 -0.11 64.28 0.54 0.1 10051.94
5 5 65.9 0.11 0.77 -0.11 64.28 0.54 0.12 10086.73
6 6 75.2 0 0.77 -0.11 64.28 0.54 0.1 10987.01
7 7 75.3 0.11 0.77 -0.11 64.28 0.54 0.12 11525.51
Pada hasil pengukuran yang telah dilakukan nilai Ep yang terbesar yaitu pada titik
pengukuran 1 sedangkan nilai Ep yang terendah terdapat pada titik pengukuran 5. Hal tersebut
dapat terjadi karena pada titik 1 terletak tepat dibawah lampu , sedangkan pada titik 5 nilai Ep
kecil karena disebabkan oleh posisi titik yang lebih jauh dari lampu dibandingkan dengan titik
1. Namun kenapa pada titik 7 nilai Ep yang diperoleh berbeda dengan titik 5 ?, hal tersebut
Nilainya sama untuk h1 dan h2
disebabkan karena posisi titik 5 berdekatan dengan almari yang trbuat dari triplrk gelap dimana
triplek tersebut bisa menyerap atau menutupi cahaya dari lampu, sedangkan pada titik 7
posisinya lebih ketengah sehingga tidak ada sesuatu yang menghalangi cahaya dari lampu.
Brightness yang didapatkan setelah dilakukan perhitungan dari data pengukuran yaitu nilai
brightness terbesar yaitu pada titik pengukuran 1 sebesar 11307 lux sedangkan brightness
terendah terdapat pada titik pengukuran 2 sebesar 9398 lux. Dan terlihat bahwa nilai brightness
sebanding dengan nilai Ep yang didapatkan pada setiap titik pengukuran yaitu semakin besar
Ep maka semakin besar Brightnessnya. Tapi pada pengukuran kali ini hanya dilakukan satu
kali pengambilan data jadi keakurasian data masih belum ditentukan baik atau buruknya.
Kesimpulan
Setelah dilakukan pengukuran dan perhitungan data yang didapatkan maka dapat
didimpulkan :
Titik 1 memiliki nilai Ep dan B terbesar yaitu 98,5,0 lux dan 11307 lux sementara titik
5 memiliki nilai Ep terendah 65,9 dan B terkecil yaitu 9398 lux pada titik 2
Nilai Ep dan B sebanding dengan jarak dan posisi pengukuran dan adanya almari
disebelah titik 2 menyebabkan terjadinya penurunan nilai Ep dan B.
Besarnya nilai B sebanding dengan nilai Ep.