View
3
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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:
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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:
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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:
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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)
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
33
........................................................ (2.6)
Q = Daya reaktif (VAR)
V = Tegangan (V)
I = Arus listrik (A)
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)
I = Arus listrik (A)
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.
Perbandingan Efisiensi Daya…, Arif Yudiwidiyantoro, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
Recommended