PENGARUH TEGANGAN DAN FREKUENSI TERHADAP INTENSITAS CAHAYA PADA LAMPU PENDAR ELEKTRONIK

Transkripsi

1 PENGARUH TEGANGAN DAN FREKUENSI TERHADAP INTENSITAS CAHAYA PADA LAMPU PENDAR ELEKTRONIK Martono Dwi Atmadja *, Harrij Mukti Kristiana, Farida Arinie Soelistianto Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Jl. Sukarno Hatta 9 Malang * martonce@yahoo.com Abstract Energy Saving Lamp (ESL) is basically one type of fluorescent tube lamps which use electronic ballasts with high efficiency. However, when the electrode filaments are broken, both Fluorescent Tube Lamp (FTL) and ESL can not be used anymore. In this study, using the data collection was done by measuring the quantities of electricity using electrical measuring instruments such as the input voltage and frequency on lamp electrodes, real power, and light intensity. The subjects studied were some tube lamps of energy saving with electronic ballasts of different power. The method was performed by changing the input voltage to each lamp, and this is observed simultaneously for power consumption, frequency and intensity of light produced which were measured using a lux meter. The results of testing are electronic ballasts for fluorescent lamp with a change in voltage and frequency on 5 different lamps in general it can be concluded that the intensity of light produced is proportional to the power and voltage inputs. Working frequency is inversely proportional to the power consumption which is absorbed by the load. Keywords: voltage, frequency, fluorescent Abstrak Lampu Hemat Energi (LHE) pada dasarnya adalah salah satu jenis lampu tabung yang berpendar menggunakan ballast elektronik sehingga memiliki efisiensi yang tinggi. Akan tetapi baik Fluorescent Tube Lamp (FTL) maupun LHE apabila elektroda filamennya putus maka lampu tersebut tidak dapat digunakan lagi. Pada penelitian ini menggunakan metode pengambilan data yang dilakukan dengan cara mengukur besaran-besaran kelistrikan menggunakan alat ukur listrik yaitu antara lain: tegangan input dan frekuensi pada elektroda lampu, daya nyata, dan intensitas cahaya. Subyek yang diteliti yaitu beberapa lampu TL dengan jenis lampu hemat energy ballast elektronik yang berbeda-beda dayanya. Pengambilan data dilakukan dengan cara mengubah tegangan input untuk setiap lampu, masing-masing lampu diamati secara bersama untuk pemakaian daya, frekuensi dan intensitas cahaya yang dihasilkan diukur menggunakan lux meter. Hasil dari pengujian adalah untuk lampu TL ballast elektronik dengan perubahan tegangan, dan frekuensi pada 5 lampu yang berbeda secara umum dapat disimpulkan bahwa intensitas cahaya yang dihasilkan sebanding dengan daya dan tegangan input. Frekuensi kerja berbanding terbalik dengan konsumsi daya yang diserap oleh beban. Kata kunci : tegangan, frekuensi, berpendar PENDAHULUAN Saat ini, berbagai jenis dan merk lampu penerangan telah beredar di pasaran dan digunakan oleh setiap rumah tangga, bisnis, industri maupun perkantoran di Indonesia, sehingga penting bagi masyarakat untuk selektif dalam memilih lampu yang tepat untuk digunakan. Banyak jenis lampu yang dijual di pasaran dengan klaim hemat energi, seperti lampu jenis neon atau lampu fluorescent, yang lebih dikenal sebagai lampu TL (Tube PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN:

2 Lamp). Ada dua jenis lampu neon pendar (fluorescence), yaitu lampu neon yang menggunakan ballast induktor dan ballast elektronik. Lampu neon yang menggunakan ballast induktor berupa gulungan (kumparan) kawat pada suatu inti besi, sedangkan lampu neon ballast elektronik menggunakan rangkaian inverter elektronik. Ballast elektronik tidak memiliki rugi-rugi inti besi pada kumparan, dan hanya sedikit rugi saja karena rangkaian/sirkuit, sehingga menguntungkan dalam penghematan energi listrik yang diserapnya. Pada umumnya ballast induktor bekerja pada frekuensi 5 Hz, sedangkan ballast elektronik pada frekuensi yang lebih tinggi yaitu berkisar antara 2 khz hingga 6 khz. Lampu hemat energi yang dikenal luas oleh masyarakat sebagai lampu essensial, di mana lampu jenis pada dasarnya adalah lampu TL yang memakai ballast elektronik dan menghasilkan cahaya yang terang meskipun konsumsi dayanya rendah. Sebagai contoh, lampu essensial 7 watt akan menghasilkan cahaya setara dengan lampu pijar 4 watt. Maka tidak heran apabila masyarakat ramai-ramai beralih menggunakan lampu essensial serta meninggalkan lampu pijar dan lampu TL ballast induktor yang dianggap memboroskan energi listrik. Sehingga penggunaan lampu essensial sebagai lampu hemat energi di masyarakat semakin luas. Harrij Mukti K. (212) hasil penelitian DIPA Polinema tahun 212 yang di publikasikan dalam Prosiding Pro Poltek Diseminasi Hasil Penelitian ISSN : Tentang kajian teknis spesifikasi pada power inverter dengan modifikasi gelombang sinus. Hal ini memberikan inspirasi pada penulis untuk menggunakan teknik inverter dalam mengubah tegangan DC menjadi AC dengan frekuensi yang dapat diatur sehingga bisa dipergunakan untuk penyalaan lampu secara elektronik tanpa menggunakan starter, sehingga dapat mengurangi efek pembebanan arus filamen saat mulai penyalaan. Adapun tujuan penelitian ini adalah menentukan pengaruh pengaturan frekuensi kerja dan tegangan rangkaian elektronik agar dapat menghasilkan efek osilasi yang dapat memudahkan lampu pendar dapat menyala tanpa harus melakukan pemanasan pada filamen. Martono Dwi Atmadja (214), makalah simposium di Universitas Negeri Malang menyimpulkan bahwa arus awal dan stasioner untuk lampu TL dengan ballast elektronik secara umum lebih kecil bila dibandingkan lampu TL dengan ballast induktor sehingga umur pakai menjadi lebih lama. PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN:

3 Supriono (29), penyalaan lampu Lampu TL (fluorescent) dengan metode switching sangat cocok digunakan untuk daerah yang memiliki jatuh tegangan yang tinggi. Mujiman, (212), dari perbandingan unjuk kerja lampu TL induktor dibandingkan dengan lampu TL elektronik, bahwa lampu TL dengan ballast elektronik lebih terang dibandingkan lampu TL ballast induktor dan pemakaian arus yang lebih kecil dikarenakan faktor dayanya mendekati 1. Rangkaian ballast electronic (Voltage Source Resonant) ini paling banyak dipakai oleh berbagai industri ballast elektronik saat ini. Tegangan AC sebagai tegangan catu disearahkan dengan mengggunakan bridge dioda rectifier dan akan mengisi kapasistor bank C1. C1 akan menjadi sumber tegangan DC untuk tabung lampu TL. Kemudian sebuah input filter dibentuk untuk mencegah rangkaian dari tegangan transien dari tegangan catu PLN dan melemahkan berbagai sumber noise EMI (Electro Magnetic Interferrence) yang dihasilkan oleh frekuensi tinggi dari tabung lampu TL. Filter input ini dibentuk dengan rangkaian induktor dan kapasitor. Blok diagram rangkaian dapat dilihat pada gambar 1. C4 C1 C3 C2 Gambar 1. Blok Diagram Rangkaian Voltage Source Resonant Input filter ini harus mempunyai spesifikasi yang baik karena harus dapat mencegah interferensi gelombang radio sehingga di Amerika input filter ini harus mempunyai sertifikat FCC. Frekuensi resonansi yang dihasilkan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : (1) Pada saat rangkaian dihidupkan maka tabung TL akan mempunyai impedansi yang sangat besar sehingga C4 seakan-akan seri dengan L dan C3 sehingga didapatkan persamaan di atas. PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN:

4 Resonansi yang dihasilkan ini mempunyai tegangan yang cukup besar agar dapat mengionisasi gas yang berada di dalam tabung lampu TL tersebut. Kondisi ini akan menyebabkan kondisi starting yang tiba-tiba sehingga dapat memperpendek umur dari filamen karena filamen belum mendapatkan pemanasan yang cukup untuk mengemisikan elektron. METODE PENELITIAN Bahan dan tempat yang digunakan dalam melaksanakan penelitian ini adalah di laboratorium teknik elektro Politeknik Negeri Malang, dengan menggunakan alat-alat antara lain: Variabel Auto Transformator, Multitester, Power Meter, Lux meter serta multimeter yang dilengkapi dengan pengukuran frekuensi sebagaimana digambarkan pada blok diagram berikut ini. Tegangan Input Variabel Auto Transformator Wattmeter, Voltmeter dan Pengukur Variasi Beban Lampu TL Elektronik Gambar 2. Blok Diagram Pengujian Pengujian meliputi pengamatan dengan cara melakukan uji parameter kelistrikan antara lain tegangan input yang diubah-ubah, 5 buah lampu TL dengan ballast elektronik dari berbagai merk dan daya, perubahan tegangan dilakukan dengan operasi normal yaitu tegangan 22 volt kemudian diturunkan setiap 1 volt dan dilakukan pengamatan terhadap perubahan daya, frekuensi dan intensitas cahaya yang dihasilkan. Lux Meter 1 cm 3 cm Lampu TL Gambar 3. Tata Letak Pengamatan Intensitas Cahaya PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN:

5 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan dari alat ukur yang dirangkai sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2 dan 3 untuk perubahan tegangan input dari tegangan normal 22 volt sampai tegangan terendah 1 volt, sehingga dihasilkan parameter perubahan tegangan, frekuensi dan daya yang mempengaruhi intensitas cahaya sebagaimana terlihat pada gambar 4 sampai dengan gambar 8 berikut ini Gambar 4. Hasil Pengamatan Lampu TL Elektronik Gambar 5. Hasil Pengamatan Lampu TL Elektronik 2 PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN:

6 Gambar 6. Hasil Pengamatan Lampu TL Elektronik Gambar 7. Hasil Pengamatan Lampu TL Elektronik 4 PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN:

7 Gambar 8. Hasil Pengamatan Lampu TL Elektronik 5 Dari hasil penelitian sebelumnya pada tahun 214 pada makalah yang disajikan dalam simposium nasional di Universitas Negeri Malang menunjukkan bahwa penggunaan ballast elektronik pada lampu TL menghasilkan faktor daya rata-rata di atas,9 sehingga kecenderungan penyerapan daya dari gambar 4, untuk daya normal pada tegangan 22 volt adalah 7 Watt dan pada tegangan 1 volt daya menurun menjadi 3, Watt sebanding dengan intensitas cahaya yang dihasilkan yaitu pada tegangan 22 volt intensitasnya 179 lux dan 64 lux pada tegangan input 1 volt. Namun demikian frekuensi kerja rangkaian elektronik justru berbanding terbalik yaitu 43,67 khz pada tegangan 22 volt (normal) dan meningkat menjadi 56,58 khz pada tegangan input 1 volt. Hal ini dikarenakan untuk mempertahankan agar emisi elektron tetap dapat bergerak dengan mempertahankan impedansi rangkaian yang apabila dianalogikan bahwa kedua elektroda lampu tabung pendar adalah serupa dengan kapasitansi maka: (2) Jika nilai kapasitansinya tetap maka kecenderungan frekuensinya akan meningkat seiring dengan menurunnya tegangan dan daya input. Dari hasil pengamatan untuk gambar 5 sampai dengan gambar 8, pada lampu TL elektronik 2 dengan tegangan normal 22 volt daya input 12,1 Watt, frekuensi kerja 46,82 khz dan intensitas cahaya yang dihasilkan 336 lux. Pada lampu TL elektronik 3 dengan tegangan normal 22 volt daya PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN:

8 input 16 Watt, frekuensi kerja 37,41 khz dan intensitas cahaya yang dihasilkan 481 lux. Pada lampu TL elektronik 4 dengan tegangan normal 22 volt daya input 8,8 Watt, frekuensi kerja 56,37 khz dan intensitas cahaya yang dihasilkan 275 lux. Pada lampu TL elektronik 5 dengan tegangan normal 22 volt daya input 8,1 Watt, frekuensi kerja 42,7 khz dan intensitas cahaya yang dihasilkan 295 lux. SIMPULAN Dari hasil pengamatan pada pengukuran untuk 5 buah lampu TL ballast elektronik sebagaimana disajikan pada gambar 4 sampai dengan gambar 8. Secara umum dapat disimpulkan bahwa: Intensitas cahaya yang dihasilkan sebanding dengan daya dan tegangan input yang masuk. Frekuensi kerja berbanding terbalik dengan konsumsi daya yang diserap oleh beban. Lampu TL dengan ballast elektronik dapat tetap menyala walaupun tegangan inputnya turun hingga 1 volt dari tegangan normal 22 volt. DAFTAR PUSTAKA Harrij Mukti K., 212, Kajian Teknis Spesifikasi Pada: Power Inverter Modified Sine Wave, Prosiding Pro Poltek Diseminasi Hasil Penelitian ISSN : , Politeknik Negeri Malang Martono Dwi Atmadja, Harrij Mukti K., Farida Arinie S. (214). Pengaruh Arus Filamen Pada Umur Pakai Lampu TL. Proceeding 1 st National Research Symposium, Universitas Negeri Malang, NRS-TR-9, Mujiman (212). Unjuk Kerja Lampu Fluorescen Balas Elektronik Dibanding Lampu Fluorescen Balas Induktor. Jurnal Teknologi, Volume 5 Nomor 1, 24-31, APRIND Yogyakarta. Supriono (29). Memperpanjang Kecerahan Cahaya Lampu TL (fluorescent) Dengan Menggunakan Metode Penyalaan Switching. Jurnal Rekayasa dan Teknologi volume 3 Nomor 1, Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Mataram. Ucapan Terima Kasih 1. Direktur Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat yang telah memfasilitasi untuk penelitian desentralisasi Program Penelitian Hibah Bersaing. 2. Direktur Politeknik Negeri Malang yang telah mendorong untuk meningkatkan program penelitian dosen dan fasilitas laboratorium. PROSIDING SENTRINOV Vol. 1, Tahun 215 ISSN: