NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTRO

Konstruksi dan Prinsip Kerja Lampu Pijar

Konstruksi lampu pijar dapat dibuat bermacam – macam, seperti yang diperlihatkan pada gambar. Konstruksi lampu pijar hendaknya dilihat dari bentuk bola lampu, bentuk kaki lampu, dan bentuk – bentuk filament. Jadi , untuk melihat sebuah lampu pijar jita dapat malihat ketiga jenis bagian di atas. Prinsip kerja lampu pijar adalah sangat sederhana. Ketika ada arus listrik mengalir melalui filament yang mempunyai resistivitas tinggi sehingga menyebebabkan kerugian daya yang menyebabkan panas pada filamen sehingga filament berpijar. Arus listrik yang dialirkan pada filamen atau kawat pijar akan menggerakkan elektron–elektron bebas yang dapat menyebabkan terjadi benturan

dangan elektron - elektron yang teriakat pada inti atom sehingga elektron terikat akan dapat meloncat dari orbitnya dan menempati orbit yang lain yang lebih besar,.kalau kemudian elektron ini kembali ke orbitnya, maka kelebihan energinya akan menjadi bebas dan dipancarkan cahaya atau panas, tergantung panjang gelombangnya.

Karakteristik Dan Prinsip Kerja Lampu TL (Fluorescent Lamp)

Lampu TL (Fluorescent Lamp) adalah lampu listrik yang memanfaatkan gas NEON dan lapisan Fluorescent sebagai pemendar cahaya pada saat dialiri arus listrik. Tabung lampu TL ini diisi oleh semacam gas yang pada saat elektrodanya mendapat tegangan tinggi gas ini akan terionisasi sehingga menyebabkan elektron-elektron pada gas tersebut bergerak dan memendarkan lapisan fluorescent pada lapisan tabung lampu TL.

Karakteristik Lampu TL (Fluorescent Lamp) Karakteristik dari lampu TL ini, adalah mampu menghasilkan cahaya output per watt daya yang digunakan lebih tinggi daripada lampu bolam biasa (incandescent lamp).

NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTROSebagai contoh, sebuah penelitian menunjukkan bahwa 32 watt lampu TL akan mengjasilkan cahaya sebesar 1700 lumens pada jarak 1 meter sedangkan 75 watt lampu bolam biasa (lampu bolam dengan filamen tungsten) menghasilkan 1200 lumens. Atau dengan kata lain perbandingan effisiensi lampu TL dan lampu bolam adalah 53 : 16. Efisiensi disini didefinisikan sebagai intensitas cahaya yang dihasilkan dibagi dengan daya listrik yang digunakan.

Prinsip Kerja Lampu TL (Fluorescent Lamp)

Ketika tegangan AC 220 volt di hubungkan ke satu set lampu TL maka tegangan diujung-ujung starter sudah cukup utuk menyebabkan gas neon didalam tabung starter untuk panas (terionisasi) sehingga menyebabkan starter yang kondisi normalnya adalah normally open ini akan ‘closed’ sehingga gas neon di dalamnya dingin (deionisasi) dan dalam kondisi starter ‘closed’ ini terdapat aliran arus yang memanaskan filamen tabung lampu TL sehingga gas yang terdapat didalam tabung lampu TL ini terionisasi.

Pada saat gas neon di dalam tabung starter sudah cukup dingin maka bimetal di dalam tabung starter tersebut akan ‘open’ kembali sehingga ballast akan menghasilkan spike tegangan tinggi yang akan menyebabkan terdapat lompatan elektron dari kedua elektroda dan memendarkan lapisan fluorescent pada tabung lampu TL tersebut.

Perstiwa ini akan berulang ketika gas di dalam tabung lampu TL tidak terionisasi penuh sehingga tidak terdapat cukup arus yang melewati filamen lampu neon tersebut. Lampu neon akan tampak berkedip.

Selain itu jika tegangang induksi dari ballast tidak cukup besar maka walaupun tabung neon TL tersebut sudah terionisasi penuh tetap tidak akan menyebabkan lompatan elektron dari salah satu elektroda tersebut.

Besarnya tegangan spike yang dihasilkan oleh trafo ballast dapat ditentukan oleh rumus

berikut :

Jika proses ‘starting up’ yang pertama tidak berhasil maka tegangan diujung-ujung starter akan cukup untuk menyebabkan gas neon di dalamnya untuk terionisasi (panas) sehingga starter ‘closed’. Dan seterusnya sampai lampu TL ini masuk pada kondisi steady state yaitu pada saat impedansinya turun menjadi ratusan ohm . Impedansi dari tabung akan turun dari dari ratusan megaohm menjadi ratusan ohm saja pada saat kondisi ‘steady state’. Arus yang ditarik oleh lampu TL tergantung dari impedansi trafo ballast seri dengan impedansi tabung lampu TL.

Selain itu karena tidak ada sinkronisasi dengan tegangan input maka ada kemungkinan pada saat starter berubah kondisi dari ‘closed’ ke ‘open’ terjadi pada saat tegangan AC turun mendekati nol sehingga tegangan yang dihasilkan oleh ballast tidak cukup untuk menyebabkan lompatan elektron pada tabung lampu TL.

NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTROLampu Hemat Energi Lampu Hemat Energi atau  Compact Fluorescent Lamp (CFL) atau sering disebut lampu jari memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan lampu jenis bohlam.

Lampu jenis ini mampu menghemat konsumsi daya 80% daripada lampu konvesional yang lain,seperti lampu TL yang menggunakan trafo ballast.Walaupun lebih hemat energi lampu ini mempunyai kelemahan dalam segi harga yang lebih mahal.Sebagai contoh lampu jenis bohlam 10 Watt hanya Rp.1.500-3.000, sedangkan harga lampu hemat energi paling murah (Low End Brand ) Rp.5.000.

Cara kerja lampu hemat energi yaitu arus listrik AC dari PLN kemudian di ubah menjadi arus DC oleh dioda bridge ( diode jembatan).Selanjutnya difilter oleh kondensator elektrolit. Tegangan tersebut kemudian diolah secara elektronik oleh rangkaian converter DC to AC kemudian arus AC tersebut akan menyulut tabung Fluorescent. Lampu hemat energy ini menggunakan Ballast Elektronik.

Ballast elektronik adalah konverter elektronika daya yang fungsinya untuk mensuplai discharge lamp. Ballast elektronik mulai popular setelah berkembangnya mosfet yang berdaya besar dan harga relatif murah. Dengan perkembangan teknologi semikonduktor,transistor mosfet ini membuat pemakaian ballast elektronik menjadi lebih mudah.

NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTRO

Ballast elektronik banyak digunakan pada lampu hemat energi. Ini dikarenakan ballast elektronik mempunyai keunikan yang khusus, yaitu sistem bekerjanya yang tidak lagi menggunakan kumparan kawat pada inti besi tetapi menggunakan sistem rangkaian elektronik. Hal ini menyebabkan losses yang terjadi pada kumparan menjadi hilang, meskipun ada sedikit losses karena rangkaiannya.

Adapun prinsip kerja dari ballast elektronik pada lampu hemat energi adalah sbb :

Tegangan AC dari PLN akan disearahkan dengan menggunakan bridge yang nantinya tegangan tersebut akan disimpan pada kapasitor bank (C). Kapasitor bank ini nantinya akan menjadi sumber tegangan DC untuk lampu hemat energi.Untuk mencegah terjadinya tegangan transient dari tegangan masukan PLN maka digunakan filter.

Selain itu filter juga berfungsi untuk meredam berbagai sumber noise electromagnetik interference yang disebabkan oleh frekuensi tinggi pada tabung lampu hemat energi. Filter ini dapat berupa rangkaian kapasitor maupun induktor.Saat rangkaian dihidupkan maka tabung lampu hemat energi akan mempunyai impedansi yang sangat besar. Impedansi ini menyebabkan Kapasitor 1 akan mengalami seri dengan kapasitor 2 dan induktor (lihat gambar diatas bagian boost converter).Tegangan yang sangat besar akan muncul akibat resonansi.

Tegangan yang dihasilkan ini dapat digunakan untuk mengionisai gas yang berada di dalam tabung lampu hemat energi.Saat tabung lampu hemat energi mengalami ionisasi penuh, maka impedansi pada lampu akan turun cukup jauh. Hal ini menyebabkan rangkaian harus

NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTROmembuang muatan pada kapasitor 1. Akibat ini pula frekuensi resonansi akan tergeser dengan nilai yang akan ditentukan oleh kapasitor 2 dan induktor.

Gambar : Ballast Elektronik pada lampu Compact Fluorescent ( Hemat Energi)

Energi yang dipakai tersebut menjadi lebih kecil begitu pula dengan tegangan di antara elektroda menjadi lebih kecil. Kondisi ini akan mengakhiri kondisi startup dari lampu hemat energi ini dan lampu akan menyala. 

Perbadingan dan Keuntungan Lampu Fluorescent Konvensional ( Trafo Balast) dengan Lampu Fluorescent Dengan Menggunakan Ballast Elektronik ( Hemat Energi ).

Lampu tabung Neon atau dalam istilah ilmiahnya Fluorescent Lamp adalah lampu tabung yang terbuat dari kaca yang di dalamnya berisi gas argon dan dikedua ujungnya terdapat filamen elektroda. Untuk menyalakan lampu neon ini dibutuhkan alat yang disebut Ballast.

NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTRO

Lalu bagaimana dengan lampu TL untuk di perkantoran, gedung-gedung dan industri yang masih menggunakan Ballast konvensional dan Starter sebagai pemicunya?

Berikut adalah kelemahan dari Ballast Konvensional:

• Pemborosan Arus (± 0,45 Ampere / 40 Watt).

• Umur neon lebih pendek akibat banyaknya flicker dan arus picu pada filamen.

• Tidak akan menyala sempurna pada tegangan rendah (dibawah 200V).

• Sering timbul suara dengung.

• Adanya flicker/kedipan pada lampu yang mengganggu penglihatan dan memperpendek umur lampu neon.

• Harus memakai Starter.

NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTRO• Pada saat saklar dinyalakan lampu neon tidak langsung menyala melainkan harus dipicu terlebih dahulu sehingga terdapat kedipan/flicker yang dapat memperpendek umur neon (pada bagian ujung lampu neon biasanya berwarna hitam).

• Arus dan Tegangan tidak stabil akibat induksi medan magnet pada kumparan ballast. Cos phi (power factor) sangat rendah ± 0,48 (dibawah standar PLN yaitu 0,85), hal ini yang menyebabkan listrik menjadi boros.

Dengan perkembangan teknologi semikonduktor dan Elektronika Daya tersebut dan himbauan pemerintah tentang masalah hemat energi maka diciptakanlah Ballast Elektronik.

Kelebihan dan keuntungan Ballast Elektronik :

• Konsumsi arus sangat kecil (0,15 - 0,2 Amp/40W). Penghematan hampir 3 kali dibanding dengan ballast konvensional.

• Lampu tidak berkedip

Ini dikarenakan Ballast Elektronik beroperasi pada frekuensi tinggi yang konstan sehingga tidak memberikan kesempatan pada lampu neon untuk padam selama satu gelombang putaran. Lampu neon yang beroperasi pada 50/60 Hz akan padam dua kali setiap gelombang putaran, yaitu pada saat gelombang sinus mencapai titik nol. Hal inilah yang menyebabkan lampu neon terlihat berkedip, dengan ballast elektronik  hal ini dapat diantisipasi.

• Tidak perlu Starter

Dengan beroperasi pada frekuensi tinggi yang langsung membuat kedua filamen elektroda berpijar maka alat starter tidak diperlukan lagi.

• Tidak ada suara dengungan

Ballast elektronik bekerja dengan frekuensi diatas kemampuan penangkapan telinga manusia sehingga suara dengungan tidak akan terdengar lagi. Lain halnya dengan ballast konvensional, dimana sering terdengar suara dengungan akibat pancaran laminasi dan coil yang merangsang vibrasi dari body ballast / plat besi sehingga timbul suara dengungan.

• Usia lampu lebih panjang

NAMA : Vikriandi Tri PutraNPM : G1D013031PRODI : TEKNIK ELEKTROBallast elektronik  menggunakan sistem Rapid Start, penyalaan lampu yang lembut dan terkontrol. Hal ini akan memperpanjang usia lampu dibanding ballast konvensional.

• Power Factor (Cos phi) yang tinggi

Ballast elektronik menggunakan rangkaian komponen elektronik yang padat, ringan dan terkontrol. Power factor bisa mencapai 0,93 - 0,99 (melebihi batas standar PLN yaitu 0.85 ). Hal ini yang membuat efisiensi tinggi dapat tercapai dengan baik.

• Sinar lampu yang konstan

Dengan sistem operasi berfrekuensi tinggi, Ballast elektronik tidak memberikan kesempatan kepada lampu neon untuk berkedip, dengan demikian nyala lampu selalu konstan dan lebih terang dibanding ballast konvensional walaupun tegangannya dibawah 200V.

• Low Harmonic ( Harmonisa)

Riak frekuensi yang dihasilkan sangat kecil dan teratur sehingga membentuk gelombang sinus yang hampir sempurna. Hal ini yang membuat Ballast elektronik tidak mempengaruhi kinerja peralatan elektronik lain.