Upload
rinaldy
View
112
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
air
Citation preview
32
BAB III
SPESIFIKASI DATA LAMPU PENERANGAN JALAN
3.1. Jenis Lampu Penerangan Jalan
3.1.1. Lampu LVD ( Low Voltage Discharge )
Lampu LVD memiliki tiga bagian utama[5], yaitu :
a. Sebuah ballast dengan frekuensi tinggi,
b. Sebuah kumparan induksi,
c. Sebuah lampu.
Pada prinsipnya Lampu fluorescent, Cahaya yang dihasilkan karena
benturan elektron dari pelepasan dua elektroda yang mengenai lapisan /
dinding fluor pada tabung lampu. Pada lampu induksi Elektroda yaitu
anoda dan katoda dihilangkan. Pengganti untuk menggerakkan elektron
digunakan medan magnet yang dihasilkan dari lilitan yang diinduksi
listrik. Kalau listrik tidak mengaliri lilitan maka tidak ada induksi dan
tidak ada medan magnet maka lampu tidak menyala.Tetapi apabila listrik
mengalirinya lampu secara serta merta dengan instan menyala. Itulah
prinsipnya yang dipakai pada lampu induksi. Itulah makanya jenis lampu
ini disebut lampu electrode – less, atau lampu induksi.
LVD Induction sangat cocok digunakan untuk penghematan energi
dan tempat yang tinggi yang susah dijangkau, seperti: lampu tinggi untuk
pabrik, lampu sorot, lampu penerangan jalan / PJU, terowongan, maupun
lemari pendingin.
Gambar 3.1 Lampu LVDSumber : tokobagus.com
33
Tabel 3.1 Spesifikasi Produk LVD Induction LampCiri Keuntungan Manfaat
- Tidak menggunakan
Electrodes dan kawat
pijar
- Electrolytic capacitors
dapat berfungsi hingga
temperature 105
derajat celcius dan
voltage tinggi (450
Volt)
- Produk LVD
menggunakan mica-
film capacitors,
resistors dan crystal
diodes dengan standar
kualitas tinggi
- Umur lampu mencapai
100.000 jam (100 kali
lebih Lama dibanding
produk konvensional)
- Efisiensi biaya
- Tidak ada
biaya
pemeliharaan
- Efisiensi Photopic
hingga mencapai 150
pupil Lm/W
- Power factor
>0.98
- Menggunakan
electronic ballast
- Tingkat efisiensi 50%
lebih tinggi
dibandingkan ballast
magnetic
- Efek pencahayaan
sama, namun
mampu melakukan
penghematan 80%
- Pencahayaan
Elektromagnetik
- Tidak Menimbulkan
panas
- Mengurangi Biaya
Penggunaan AC
- CRI > 80 (Ra)
- Spektrum lengkap
- Working Frequency:
210KHz
- Pencahayaan
maksimal, namun
tidak menyilaukan
Tersedia beragam
warna
- Efek cahaya seperti
sinar matahari
- Aman bagi
Kesehatan Mata
- Peningkatan
produktifitas
34
Ciri Keuntungan Manfaat
- Kandungan material
aman bagi lingkungan
- Tidak menggunakan
zat Mercury
- Aman, sehat,
ramah Lingkungan
- Low to 210 Khz of
working frequency
- Electromagnetic
compatibility (EMC)
sesuai standard
internasional FCC,
CE
- Aman dan tidak
membahayakan
lingkungan
Sumber : www.green-energy-nusantara.com
3.1.2. Lampu HPM ( High Pressure Mercury )
Pada jenis lampu merkuri tekanan tinggi, pembatas arus pelepasan
menggunakan ballast, karena itu faktor dayanya relatif rendah yaitu 0,5.
Tabung dalam terbuat dari gelas keras sehingga mampu digunakan pada
temperatur relatif tinggi[4].
Cara kerja lampu merkuri terdiri dari 3 tahapan yaitu pengapian,
proses pencapaian stabil dan stabil. Pada saat suplai tegangan diberikan
terjadi medan listrik antara elektroda kerja awal dengan salah satu
elektroda utama. Hal ini menyebabkan pelepasan muatan kedua elektroda
dan memanaskan merkuri yang ada disekelilingnya. Untuk menguapkan
merkuri tersebut diperlukan waktu 4 hingga 8 menit. Setelah semua
merkuri menjadi gas, resistansi elektroda kerja awal naik karena panas dan
arus mengalir antar elektroda utama melalui gas. Warna kerja awal
kemerahan dan setelah kerja normal sinar yang dihasilkan berwarna
putih[4].
Kelemahan lampu HPM adalah semakin sering pensaklaran
( switching ) akan memperpendek umur lampu karena pada awal
penyalaan terjadi panas yang melebihi normal[4]. Contoh lampu HPL – N
( Produk dari Philips ).
35
Ciri – ciri[6] :
- Efficacy : 50 - 60 lumens / Watt
- Indeks Perubahan Warna : 3
- Suhu Warna : Menengah
- Umur Lampu : 16.000 – 24.000 jam, perawatan lumen
Buruk.
- Gir pengendali alat elektroda ketiga lebih sederhana dan lebih mudah
dibuat.
- Tabung pemancar mengandung 100 mg gas merkuri dan argon.
Pembungkusnya adalah pasir kwarsa.
- Tidak terdapat pemanas awal katoda, elektroda ketiga dengan celah
yang lebih pendek untuk memulai pelepasan.
- Bola lampu bagian luar dilapisi fospor. Hal ini akan memberi cahaya
merah tambahan dengan menggunakan UV, untuk mengkoreksi bias
pelepasan merkuri.
- Pembungkus kaca bagian luar mencegah lepasnya radiasi UV.
Gambar 3.2 Lampu HPL - NSumber : Google Gambar
36
3.1.3. Lampu HPS ( High Pressure Sodium )
Lampu HPS lebih kecil dan mengandung unsur tambahan seperti
raksa, dan menghasilkan cahaya oranye kemerahjambuan. Beberapa bola
lampu juga menghasilkan cahaya putih kebiruan. Ini mungkin dari cahaya
raksa sebelum natrium menguap sempurna. Jalur-D natrium adalah sumber
cahaya utama dari lampu HPS, dan spektrum sempit ini dilebarkan oleh
natrium tekanan tinggi dalam lampu, karena pelebaran ini dan pancaran
dari raksa, warna benda yang diterangi dapat dibedakan. Ini membuatnya
digunakan di tempat yang diinginkan pembedaan warna yang baik[12].
Lampu HPS disukai untuk penyinaran tumbuhan dalam ruang karena
lebarnya spektrum suhu warna yang dihasilkan dan efisiensinya yang
relatif tinggi[12]. Contoh lampu SON – T ( Produk dari Philips )
Ciri – ciri[6] :
- Efficacy : 50 - 90 lumens/Watt (CRI lebih baik, Efficacy lebih rendah)
- Indeks Perubahan Warna : 1 – 2
- Suhu Warna : Hangat
- Umur Lampu : 24.000 jam, perawatan lumen yang luar biasa
- Pemanasan : 10 menit, pencapaian panas : dalam waktu 60 detik
- Mengoperasikan sodium pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi
menjadikan sangat reaktif.
- Mengandung 1 - 6 mg sodium dan 20mg merkuri.
- Gas pengisinya adalah Xenon. Dengan meningkatkan jumlah gas akan
menurunkan merkuri, namun membuat lampu jadi sulit dinyalakan.
- Arc tube (tabung pemacar cahaya) didalam bola lampu mempunyai
lapisan pendifusi untuk mengurangi silau.
- Makin tinggi tekanannya, panjang gelombangnya lebih luas, dan CRI
nya lebih baik, efficacy nya lebih rendah.
37
Gambar 3.3 Lampu SON – TSumber : www.lampujalan.com
3.1.4. Lampu Metal Halide
Lampu discharge dimana sebagian besar dari cahaya dihasilkan oleh
radiasi dari campuran uap logam ( misalnya: air raksa ) dan penguraian
( dissosiasi ) halide ( halide thallium, indium atau natrium )[12]. Contoh
lampu HPI – T ( Produk dari Philips )
Ciri – ciri[6] :
- Efficacy : 80 lumens / Watt
- Indeks Perubahan Warna : 1A – 2 tergantung pada campuran halida
- Suhu Warna : 3.000K – 6.000K
- Umur Lampu : 6.000 – 20.000 jam, perawatan lumen buruk
- Pemanasan : 2 – 3 menit, pencapaian panas : dalam waktu
10 – 20 menit.
- Jenis ini merupakan versi yang dikembangkan dari dua lampu
pelepas dengan intensitas tinggi, dan cenderung memiliki efficacy
yang lebih baik.
- Dengan menambahkan logam lain ke merkuri, spektrum yang
berbeda dapat dipancarkan.
Gambar 3.4 Lampu HPI – TSumber : www.lampujalan.com
38
3.1.5. Lampu LED ( Light Emiting Diode )
LED didefinisikan sebagai salah satu semikonduktor yang mengubah
energi listrik menjadi cahaya. Sebagaimana dioda lainnya LED terdiri dari
bahan semikonduktor P dan N. Bila sumber diberikan pada LED kutub
negatif dihubungkan dengan N dan kutub positif dengan P maka lubang
( hole ) akan mengalir kearah N dan elektron mengalir kearah P[4].
LED merupakan perangkat keras dan padat ( solid-state component )
sehingga unggul dalam hal ketahanan ( durability ). Umur Lampu LED
dapat mencapai 50.000 jam, hal ini dikarenakan tegangan kerja arus searah
( VDC ) konstan, meskipun di suplai dari arus AC, namun di dalam LED
terdapat stabiliser yang menstabilkan suplai arus AC tersebut.
Gambar 3.5 Lampu LEDSumber : www.lampujalan.com
3.2. Armature Lampu Penerangan Jalan
Jenis rumah lampu ( lantern / armature ) yang digunakan pada proyek
pembangunan jalan tol Semarang – Solo adalah SPP 368 Spectrum ( Produk dari
Philips ). Rumah lampu dan ruang komponen kelistrikannya terbuat dari die cast
aluminium yang tahan karat, ruang gear ( IP 43 ) terpisah dengan ruang lampu
( IP 65 ), reflector terbuat dari high purity aluminium, penutup terbuat dari
toughened flat or curved glass, semua screws terbuat dari stainless steel.
39
3.3. Gir
Gir yang digunakan dalam peralatan pencahayaan adalah sebagai berikut:
a. Ballast adalah suatu alat yang membatasi arus. Lampu HPS
membutuhkan beberapa rangkaian dan komponen tambahan, seperti
ballast untuk mengatur arus yang melewati lampu. Dengan ballast
elektronik dapat mengatur besar intensitas cahaya keluaran sehingga
pemborosan energi dapat ditekan[4].
b. Ignitors digunakan untuk penyalaan awal lampu HPS.
3.4. Kepekaan Penglihatan Mata Manusia
Kepekaan mata terhadap berbagai jenis panjang gelombang / cahaya, tidak
selamanya sama untuk setiap orang. Demikian pula halnya dengan kepekaan kerja
rod dan cone pada retina mata. Rod bekerja untuk penglihatan dalam suasana
kurang cahaya, misalnya pada malam hari ( Scotopic vision ). Sedangkan cone
bekerja untuk penglihatan dalam suasana terang, misalnya pada siang hari
( photopic vision )[7].
Luminasi terendah dimana efek cahaya dapat menghasilkan penglihatan
adalah 10-6 cd/m2 . Pada tingkat luminasi antara 10-6 cd/m2 sampai dengan
10-2 cd/m2, penglihatan mata adalah scotopic vision. Mata manusia dalam kondisi
penglihatan ini belum dapat mendeteksi warna objek yang dilihat. Pada tingkat
luminasi di atas 10-2 cd/m2, penglihatan mata adalah photopic vision. Dalam
kondisi penglihatan ini, mata manusia dapat mendeteksi warna objek yang dilihat.
Oleh sebab itu rencana penerangan interior maupun eksterior harus menghasilkan
kondisi penglihatan photopic vision[7]. Kepekaan mata manusia untuk kedua jenis
penglihatan ( scotopic vision dan photopic vision ), ditunjukkan oleh kurva
karakteristik grafik 3.1 :
40
a ( photopic vision ) b ( scotopic vision )
Grafik 3.1 Kurva Sensitivitas Penglihatan Mata ManusiaSumber : Teknik Pencahayaan 1, hlm. 23-25
Kepekaan maksimum mata manusia untuk jenis penglihatan scotopic vision
jatuh pada panjang gelombang 507 nm, sedangkan untuk jenis penglihatan
photopic vision jatuh pada panjang gelombang 555 nm[7].
Ada dua fungsi luminositas umum digunakan. Photopic luminous fluks untuk
tingkat cahaya sehari – hari dan Scotopic luminous fluks untuk tingkat cahaya
rendah.
3.5. Formulasi Penerangan
a. Fluks Cahaya / Arus Cahaya
Menurut Muhaimin ( 2001 : 6 )[4] 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.
Besarnya arus cahaya dengan satuan lumen ( lm ) dinyatakan dengan
persamaan 1.= ……………………………………………..….(1)
41
dimana :
= fluks cahaya dalam lumen ( lm )Q = Energi cahaya dalam lumen jam atau lumen detikt = waktu dalam jam atau detik
b. Intensitas Cahaya
Menurut Hermawan, Karnoto ( 2005 )[8] intensitas cahaya adalah arus
cahaya dalam lumen yang diemisikan setiap sudut ruang (pada arah tertentu)
oleh sebuah sumber cahaya.
I = / ……………………………………………….(2)
= I x ……………………………………………….(3)
dimana :
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
I = intensitas cahaya dalam candela (cd)
= sudut ruang dalam steridian (sr)
c. Iluminasi (Kuat Penerangan )
Iluminasi menurut Hermawan, Karnoto ( 2005 )[8] adalah ( kuat
penerangan ) kepadatan arus gaya bercahaya yang jatuh pada permukaan
seluas satu satuan luas, kalau permukaan diterangi secara seragam.
E = / A ………………………………………………(4)
dimana :
E = iluminasi dalam lux (lx) = lm/m2
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
A = luas bidang (m2 )
Karena adanya faktor pemakaian dan depresiasi akibat debu pada
luminaire dan lampu, maka persamaan tersebut harus dikalikan dengan
coefficient of utilization ( CU ) dan light-loss factor ( LLF ). Oleh Schiler
(1992), formula tersebut dinyatakan lebih jelas dengan := . . . .…………………………………(5)
42
dimana :
N = jumlah luminaire
n = jumlah lampu tiap luminaire
LL = lumen yang dihasilkan tiap lampu
CU = coefficient of utilization
LLF = light-loss factor
A = luas bidang (m2 )
d. Luminasi
Luminasi menurut Muhaimin ( 2001 : 12 )[4] adalah pernyataan
kuantitatif jumlah cahaya yang dipantulkan oleh permukaan pada suatu arah.
L = / R ………………………………………..…(6)
L = I / R ……………………………………....…….(7)
dimana :
L = luminasi dalam nit (nt) = cd/m2
I = intensitas cahaya dalam candela (cd)
R = titik jarak / luas (m2)
e. Efikasi Cahaya
Menurut Hermawan, Karnoto ( 2005 )[8] efikasi cahaya adalah
perbandingan fluks cahaya dengan daya.
K = / P ……………………………………………...(8)
dimana :
K = efikasi cahaya dalam lumen / watt ( lm/watt )
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
P = daya listrik dalam watt (W)
43
3.6. Standar Perhitungan Penerangan
a. Fluks Cahaya
Tabel 3.2 Fluks CahayaNo. Sumber Cahaya ϕ (lm) No. Sumber Cahaya ϕ (lm)1. Lampu Induksi LVD 23 W 1400 16. Lampu SON – T 100 W 9000
2. Lampu Induksi LVD 40 W 2800 17. Lampu SON – T 150 W 15000
3. Lampu Induksi LVD 80 W 6400 18. Lampu SON – T 250 W 28000
4. Lampu Induksi LVD 100 W 8000 19. Lampu SON – T 400 W 48000
5. Lampu Induksi LVD 120 W 9600 20. Lampu SON – T 1000W 130000
6. Lampu Induksi LVD 150 W 12000 21. Lampu HPI – T 250 W 18000
7. Lampu Induksi LVD 200 W 18000 22. Lampu HPI – T 400 W 35000
8. Lampu Induksi LVD 300 W 24000 23. Lampu HPI – T 1000 W 85000
9. Lampu HPL – N 50 W 1800 24. Lampu HPI – T 2000 W 189000
10. Lampu HPL – N 80 W 3800 25. Lampu LED 30 W 2320
11. Lampu HPL – N 125 W 6200 26. Lampu LED 60 W 5000
12. Lampu HPL – N 250 W 12700 27. Lampu LED 80 W 6400
13. Lampu HPL – N 400 W 22000 28. Lampu LED 100W 8000
14. Lampu HPL – N 1000 W 58500 29. Lampu LED 120 W 10000
15. Lampu SON – T 70 W 6000 30. Lampu LED 150 W 11600
Sumber : Philips indoor & outdoor luminaires catalog 2008,
www.green-energy-nusantara.com
b. Kuat Penerangan (E) Beberapa Sumber Cahaya
Tabel 3.3 Kuat Penerangan Beberapa Sumber Cahaya
No. Sumber Cahaya E (lux)1. Siang hari yang cerah di tempat terbuka 100.0002. Siang hari yang cerah di dalam ruangan dekat jendela 2.5003. Selama matahari terbit 5004. Penerangan jalan raya 5-305. Terang bulan pada malam yang cerah 0,25
Sumber : Drs. Muhaimin, M.T., Teknologi Pencahayaan hlm. 11
44
c. Luminasi (L)
Tabel 3.4 Luminasi Beberapa Permukaan
No. Permukaan L ( )
1. Permukaan Matahari 1.650.000.00
2. Filamen Lampu Pijar Bening 7.000.000
3. Lampu Fluoresen 5.000 – 15.000
4. Permukaan Bulan Purnama 2.500Sumber : Drs. Muhaimin, M.T., Teknologi Pencahayaan hlm. 15
d. Efikasi ( )Tabel 3.5 Perbandingan Kemampuan Lampu
No. Jenis Lampu ( ) Umur (jam) % Depriasi
1. Lampu Pijar 9 – 22 750 – 2.500 10 – 22
2. TL 45 – 95 7.500 – 20.000 11 – 28
3. Metal Halida 80 – 115 7.500 – 15.000 12 – 22
4. SON 80 – 140 12.000 – 24.000 8 – 10Sumber : Drs. Muhaimin, M.T., Teknologi Pencahayaan hlm. 138
e. Faktor Kehilangan Cahaya / light-loss factor ( LLF )[4]
Kehilangan cahaya pada sumber penerangan jalan dipengaruhi 2 faktor
yaitu :
1. Penurunan kemampuan sumber penerangan ( lampu dan armatur )
karena umur pemakaian.
2. Pengotoran terhadap armaturnya, dapat disebabkan pengotoran atau
perubahan sifat penutup armatur.
45
Tabel 3.6 Faktor Kehilangan Cahaya Lampu Penerangan Jalan Raya
No. LingkunganWaktu Pemakaian (tahun)
1 2 3
1. Sangat bersih 0,98 0,94 0,93
2. Bersih 0,95 0,92 0,90
3. Sedang 0,92 0,87 0,84
4. Kotor 0,87 0,81 0,75
5. Sangat kotor 0,72 0,63 0,57Sumber : Drs. Muhaimin, M.T., Teknologi Pencahayaan hlm. 183
f. Koefisien Pemakaian / coefficient of utilization ( CU )
Menurut Sorcar ( 1987 ) yang mempengaruhi faktor CU adalah :
1. Arus Cahaya yang sampai di bidang kerja ( the level of interest )
2. Distribusi cahaya oleh luminaire
3. Ketinggian luminaire di atas bidang kerja
4. Proporsi ruang
5. Reflektansi permukaan
Tabel 3.7 Koefisien Pemakaian
Jenis Distribusi Cahaya ( JenisPenerangan )
Perkiraan Koefisien Pemakaian( CU )
Penerangan langsung 0.60 hingga 0.45Sebagian besar langsung 0.55 hingga 0.40Merata ( menyebar ) 0.50 hingga 0.35Sebagian besar tak langsung 0.45 hingga 0.35Tidak langsung 0.35 hingga 0.20Tidak langsung ( peneranganlampu hias tembok )
0.20 hingga 0.10
Sumber : Drs. Muhaimin, M.T., Teknologi Pencahayaan hlm. 148
46
g. Photopic Luminous Fluks ( P )
Menggambarkan sensitivitas visual yang rata – rata mata manusia
terhadap cahaya panjang gelombang yang berbeda. Seharusnya tidak dianggap
sempurna akurat dalam setiap kasus, tetapi merupakan representasi yang
sangat baik dari sensitivitas visual dari mata manusia.
Tabel 3.8 Photopic Luminous Fluks
Sumber CahayaEfikasi Photopic
( Plm / W )
LVD 150HPL – N 43SON - T 90HPI - T 110LED 165
Sumber : www.green-energy-nusantara.com
3.7. Metode Perhitungan Penerangan
Ada 2 ( dua ) metode dalam perhitungan lampu penerangan, metode tersebut
adalah sebagai berikut :
a. Metode titik demi titik ( point by point method )[11]
Metode ini hanya berlaku untuk cahaya langsung, tidak
memperhitungkan cahaya pantulan, dan sumber cahaya dianggap satu
titik, serta mempunyai syarat sebagai berikut :
1. Dimensi sumber cahaya dibanding dengan jarak sumber cahaya ke
bidang kerja tidak boleh lebih besar dari 1 dibanding 5.
Gambar 3.6 Sumber Cahaya Diatas Bidang KerjaSumber : Prih Sumardjati, Sofian Yahya, Ali Mashar, 2008
47
2. Berdasarkan diagram pola intensitas cahaya
Panjang jari – jari dari 0 ke suatu titik dari grafik menyatakan
intensitas cahaya kearah itu dalam suatu candela. Setiap gambar
biasanya dilengkapi dengan data yang menunjukan nilai dalam
lumen / cd. ( misal 500 lumen / cd ; 1000 lumen / cd ; 2000
lumen /cd dan seterusnya ).
b. Metode lumen[11]
Metode lumen adalah menghitung intensitas penerangan rata – rata
pada bidang kerja. Fluks cahaya diukur pada bidang kerja, yang secara
umum mempunyai tinggi antara 75 – 90 cm diatas lantai.
Tidak semua cahaya dari lampu mencapai bidang kerja, karena ada
yang di pantulkan ( faktor refleksi = r ), dan diserap ( faktor absorpsi = a)
oleh dinding, plafon dan lantai. Faktor refleksi dinding ( rw ) dan faktor
refleksi plafon ( rp ) merupakan bagian cahaya yang dipantulkan oleh
dinding dan langit – langit / plafon yang kemudian mencapai bidang
kerja. Faktor refleksi bidang kerja ( rm ) ditentukan oleh refleksi lantai
dan refleksi dinding antara bidang kerja dan lantai secara umum, nilai
rm = 0,10 ( jika rm tidak diketahui, maka diambil nilai rm 0,10 )
Faktor refleksi dinding / langit – langit untuk warna :
- Warna Putih = 0,80
- Warna sangat muda = 0.70
- Warna muda = 0,50
- Warna sedang = 0.30
- Warna gelap = 0,10