LAMPU HEMAT ENERGI

Disusun guna memenuhi tugas Mata Kuliah Teknik Penerangan

FAKULTAS TEKNIKJURUSAN ELEKTRO

A. PENDAHULUAN

Tenaga listrik saat ini merupakan sumber energi yang sangat

penting bagi kehidupan kita baik dalam kehidupan sehari-hari rumah

tangga, kegiatan industry maupun kegiatan komersial. Energi listrik

dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan penerangan dan juga proses

produksi yang melibatkan barang-barang elektronik dan alat-alat atau

mesin industri.

Pada kondisi krisis energi listrik seperti yang terjadi di Sumatera

Selatan beberapa tahun lalu, dimana sering terjadi pemadaman listrik

bergilir oleh PLN, hal itu tentunya berdampak terjadinya kerugian pada

konsumen, bukan saja kerusakan peralatan listrik itu sendiri namun

menimbulkan biaya tinggi karena pembayaran iuran listrik mahal setiap

bulannya.

Salah satu usaha untuk menanggulangi krisis itu adalah

melakukan penghematan energi listrik diantaranya penggunaan

lampu hemat energi.

B. PEMBAHASAN

1. Sejarah Perlampuan

Sejarah perkembangan perlampuan bermula pada puluhan

abad yang lalu dari suatu penemuan manusaia yang membutuhkan

penerangan (cahaya buatan) untuk malam hari dengan cara

menggosok-gosokan batu hingga mengeluarkan api/cahaya,

kemudian dari api dikembangkan dengan membakar benda-benda

yang mudah menyalan hingga membentuk sekumpulan cahaya dan

seterusnya samapi ditemukan bahan bakar minyak dan gas yang

dapat digunakan sebagai bahan penyalaan untuk lampu obor,

lampu minyak maupun lampu gas.

Teknologi berkembang terus dengan ditemukannya lampu

listrik oleh Thomas Alpha Edison pada tanggal 21 Oktober 1879 di

laboratorium Edison-Menlo Park, Amerika. Prinsip kerja dari lampu

listrik tersebut adalah dengan cara menghubung singkat listrik pada

filamen carbon ( C ) sehingga terjadi arus hubung singkat yang

mengakibatkan timbulnya panas. Panas yang terjadi dibuat hingga

suhu tertentu sampai mengeluarkan cahaya, dan cahaya yang

didapat pada waktu itu baru mencapai 3 Lumen/W (Lumen =

satuan arus cahaya). 

Baru lima puluh tahun kemudian, tepatnya Tahun 1933

filamen carbon diganti dengan filamen tungsten atau Wolfram (=wo)

yang dibuat membentuk lilitan kumparan sehingga dapat

meningkatkan Eficacy lampu menjadi + 20 Lumen/W. Sistem

pembangkitan cahaya buatan ini disebut sistem pemijaran

(Incondescence). Revolosi teknologi perlampuan berkembang

dengan pesatnya.

Pada tahun 1910 pertama kali digunakan lampu luah

(discharge) tegangan tinggi. Prinsip kerja lampu ini menggunakan

sistem emisi-elektron yang bergerak dari Katoda menuju Anoda

pada tabung lampu akan menumbuk 'atom-atom media gas yang

ada di dalam tabung tersebut, akibat tumbukan akan menjadi

pelepasan energi dalam bentuk cahaya. Sistem pembangkitan

cahaya buatan ini disebut Luminescence (berpendarnya energi

cahaya keluar tabung). 

Media gas yang digunakan dapat berbagai macam. Tahun

1932 ditemukan lampu luah dengan gas Sodium tekanan rendah,

dan tahun 1935 dikembangkan lampu luah dengan gas Merkuri,

dan kemudian tahun 1939 berhasil dikembangkan lampu

Fluorescen, yang biasa dikenal dengan lampu neon. Selanjutnya

lampu Xenon tahun 1959. Khusus lampu sorot dengan warna yang

lebih baik telah dikembangkan gas Metalhalide (Halogen yang

dicampur dengan Iodine) pada tahun 1964, sampai pada akhirnya

lampu Sodium tekanan tinggi tahun 1965. Prinsip emisi elektron ini

yang dapat meningkatkan efficacy lampu diatas 50 Lumen/W, jauh

lebih tinggi dibanding dengan prinsip pemijaran. Hal ini jelas karena

rugi energi listrik yang diubah menjadi energi cahaya melalui

proses emisi elektron dapat dihemat banyak sekali dibanding

dengan cara pemijaran dimana energi listrik yang diubah menjadi

energi cahaya banyak yang hilang terbuang menjadi energi panas

(sebelum menjadi energi cahaya). Distribusi energi yang diubah

menjadi energi cahaya. 

Pada era yang terakhir telah dikembangkan lampu pijar

dengan sistem induksi magnet yang mempunyai umur paling lama

dari lampu-lampu jenis lain + 60.000 jam. Namun hal ini masih

dalam tahap penelitian dan pengembangan guna mendapat nilai

ekonomi yang lebih baik (benefit/cost rtio).

Untuk sistem penerangan dekade 1990-an yang banyak

digunakan oleh masyarakat umum saat ini adalah jenis lampu

frluorescen kompak model SL atau PL dan ini yang dikenal lampu

hemat energi (LHE). 

2. Definisi Lampu Hemat Energi

Pada prinsipnya lampu hemat energi menggunakan lebih

sedikit listrik daripada lampu pijar biasa. Pada bagian lampu jenis

ini terdapat sebuah pipa hampa udara yang berisi uap air raksa.

Akibat percikan listrik, uap air raksa berubah menjadi cahaya.

Kemudian cahaya radio-aktif lemah ini bereaksi dengan fosfor yang

terdapat pada bagian dalam lampu, sehingga mengeluarkan sinar

yang terang. Bila dibandingkan dengan lampu pijar biasa, panas

yang terbuang pada jenis lampu ini jauh lebih sedikit. Tetapi kita

harus membayar sedikit lebih mahal daripada lampu pijar biasa.

Karena pada tabung lampu yang begitu sempit harus dipasang

sebuah resistor kecil yang berfungsi untuk menghasilkan tegangan

listrik yang tepat.

3. Kriteria Lampu Hemat Energi

Salah satu upaya penghematan energi listrik tidak terlepas

pada satu hal yang sangat penting, yaitu menentukan jenis

lampunya. Pilihlah lampu yang paling tepat. Satu hal yang perlu kita

ketahui bahwa watt besar tidak berarti lampu tersebut lebih terang,

tetapi watt besar sudah pasti berarti biaya pengoperasian (tagihan

listrik) lebih mahal. Untuk memilih lampu, ada beberapa kriteria

yang perlu kita ketahui, antara lain :

3.1. Temperatur Warna (Color Temperature)

Merupakan warna cahaya yang diterima ketika

melihat ke sumber cahaya. Temperatur warna ini membuat

kita seolah-olah merasakan kehangatan suatu ruangan. Tiap

lampu memiliki temperatur warna yang berbeda

(dilambangkan dengan Kelvin (K)). Setiap lampu yang

memiliki temperatur warna yang sama akan memiliki tampilan

warna yang sama. Semakin tinggi tingkat temeperatur warna

suatu lampu, suasana ruangan yang ditimbulkan akan

semakin dingin.

Tabel 1 Temperatur Warna

Perbedaan tampak objek yang kita lihat di bawah sumber

cahaya yang memiliki temperature warna yang berbeda,

terlihar pada gambar berikut :

Gambar 1 Objek dengan Temperatur Warna Berbeda

Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa untuk ruangan

yang perlu suasana penuh kehangatan (kamar, ruang

keluarga) sebaiknya menggunakan lampu yang termasuk

pada criteria warm. Sedangkan untuk tempat kerja,

sebaiknya gunakan lampu dengan kategori cool.

3.2. Renderasi Warna (Color Rendering)

Renderasi warna merupakan efek cahaya pada

objek yang ditangkap mata, yang ditimbulkan oleh cahaya

(symbol : Ra). Semakin besar renderasi lampu suatu warna,

warna objek yang terlihat oleh mata akan semakin mendekati

warna aslinya, atau bahkan semakin baik.

Gambar 2 Renderasi Warna

Temperatur Warna dan Renderasi Warna pada sebuah lampu

dapat kita ketahui karena biasanya tertulis pada lampu.

Tabel 2Perbandingan Renderasi Warna dan Temperatur Warna

Beberapa Lampu

3.3. Lumen Output (Lumen)

Merupakan jumlah cahaya yang dikeluarkan setiap

detiknya oleh sumber cahaya. Biasanya, untuk jenis lampu

yang sama, semakin besar watt-nya, semakin tinggi lumen

outputnya. Semakin besar lumen output, berarti semakin

terang warna yang dihasilkan.

3.4. Efficacy (Watt)

Merupakan konsumsi listrik untuk dapat mengeluarkan

banyaknya cahaya dari lampu. Perbedaan lampu hemat

energi dan lampu pijar terletak pada efficacy ini. Lampu hemat

energy 5 watt memiliki kuat terang yang sama dengan lampu

pijar 25 watt. Berarti, untuk menghasilkan kuat terang yang

sama, lampu pijar memiliki daya yang jauh lebih kecil, ini

berarti kita menghemat konsumsi daya, yang berarti

penghematan listrik.

Tabel 3Perbandingan Lampu Hemat Energi dan Lampu Pijar

3.5. Life Time (Hours)

Life time atau umur lampu berpengaruh pada

seringnya kita mengganti lampu. Lampu hemat energi

biasanya memiliki umur lampu yang jauh lebih lama

dibandingkan dengan lampu pijar.

Tabel 4Perbedaan Lumen Output, Efficacy, dan Umur

beberapa jenis lampu :

Selain itu lampu hemat energi memiliki bentuk yang

kompak dan sama ukurannya dengan lampu pijar, sehingga

dapat dipasang di semua jenis downlight. Yang membuat

lampu hemat energi membutuhkan energi yang lebih sedikit

adalah karena lampu tersebut memakai ballast elektronik.

Ballast elektronik ini berfungsi sebagai pembatas arus

sehingga energi listrik yang diambil oleh lampu tersaring

ballast dan tidak langsung menuju ke kawat pijar lampu.

Teknologi yang ada pada ballast elektronik mampu

memancarkan cahaya yang sama terangnya dengan lampu

biasa.

4. Beberapa Jenis Lampu Hemat Energi

Semenjak diciptakannya lampu ratusan tahun silam sudah

semakin beragam jenis dan teknologi perlampuan didunia. Untuk

saat ini masyarakat sudah mulai meninggalkan penggunaan lampu

pijar (bohlam) yang dirasa boros dan beralih menggunaan Lampu

Hemat Energi antara lain lampu TL dan lampu LED.

4.1. Lampu TL (Tabular Lamp)

Definisi lampu tabung. Lampu tabung atau lampu TL

(Tubular Lamp) yaitu jenis lampu pelepasan gas berbentuk

tabung, berisi uap raksa bertekanan rendah. Radiasi ultraviolet

yang ditimbulkan oleh ion gas raksa oleh lapisan fosfor dalam

tabung akan dipancarkan berupa cahaya tampak (gejala

fluorensensi). Elektroda yang dipasang pada ujung-ujung

tabung berupa kawat lilitan pijar dan akan menyala bila dialiri

listrik. 

Lampu TL juga disebut dengan lampu pendar yaitu

salah satu jenis lampu lucutan gas yang menggunakan

daya listrik untuk mengeksitasi uap raksa. Uap raksa yang

tereksitasi itu menghasilkan gelombang cahaya ultraungu

yang menyebabkan lapisan fosfor berpendar dan menghasil-

kan cahaya kasatmata. Lampu pendar mampu menghasilkan

cahaya secara lebih efisien dari pada lampu pijar.

4.1.1. Rangkaian Lampu TL Dengan Trafo Ballast.

Rangakaian lampu TL dengan trafo ballast seperti pada

gambar rangkaian elektronika dibawah dapat digunakan untuk

pemasangan lampu TL. Rangkaian lampu TL dengan trafo

ballast seperti ini dapat digunakan untuk berbagai ukuran

daya lampu TL yang digunakan sesuai dengan trafo ballas

yang digunakan. Rangkaian lampu TL dengan trafo ballas

membutuhkan starter untuk proses menyalakan lampu TL

pada setiap kali menghidupkan lampu TL.

Starter pada lampu TL pada umumnya selalu terpasang

pada rangkaian lampu TL tersebut, akan tetapi pada saat

lampu telah menyala komponen starter lampu TL ini dapat

dilepas. Rangkaian lampu TL secara lengkapa dapat dilihat

pada gambar berikut :

Gambar 3Rangkaian Lampu TL Dengan Trafo Ballast

Rangkaian lampu TL menggunakan ballast transformer

sangat sederhana seperti terlihat pada gambar skema lampu

TL diatas diatas. Rangkaian lampu TL diatas terdiri dari ballast

traformer, lampu TL dan starter lampu TL. Skema lampu TL

diatas dapat digunakan untuk lampu TL dengan daya sesuai

transformer ballast yang digunakan. Sebagai contoh apabila

mengunakan transformer ballast 40 watt maka dapat

menggunakan lampu TL 40 watt atau bila menggunakan

transformer ballast 10 watt maka dapat menggunakan lampu

TL dengan daya 10 watt. Rangkaian lampu TL dengan

transformer ballast diatas bersifat universal dalam perakitan-

nya, bentuk rangkaian lampu TL tidak berubah untuk daya

lampu TL yang diguanakan, hanya trafo ballast yang harus

disesuaikan dengan beban lampu TL yang akan dipasang.

4.1.2. Jenis - Jenis Lampu TL

Jenis lampu ini juga dikenal dengan lampu neon.

Dewasa ini lampu neon bentuknya macam-macam, ada yang

bentuknya memanjang biasa, bentuk spiral atau tornado, dan

ada juga yang bentuk memanjang vertikal dengan fitting

(bentuk pemasangan ke kap lampu) yang mirip seperti lampu

pijar biasa. Lampu TL lebih hemat energi dibandingkan lampu

pijar, karena lebih terang. Untuk lampu TL yang baik (merk

bagus), bisa bertahan 15.000 jam atau setara dengan 10

tahun pemakaian, harganya juga sekitar 10x lampu pijar biasa.

Sedangkan lampu TL yang berkualitas buruk mungkin bisa

bertahan 4-6 bulan saja (dewasa ini banyak bermunculan

merk lampu 'hemat energi' yang murah, namun kualitasnya

rendah).

Gambar 4 Lampu TL saat ini juga banyak memiliki varian dan bentuk seperti diatas dengan fitting ulir yang biasa dipakai untuk

lampu bohlam biasa.

Gambar 5 Lampu TL yang banyak digunakan sejak dulu dengan fitting

khusus untuk lampu TL yang panjang.

Dengan jumlah watt (energi listrik) yang lebih kecil,

lampu TL atau neon lebih murah digunakan daripada membeli

lampu pijar biasa, dan saat ini jenis lampu TL juga bervariasi

baik bentuk, fitting pemasangan, serta warna cahayanya ada

yang putih, kuning, dan warna lainnya. Dengan keseimbangan

antara harga dan lama pemakaian, lampu TL banyak

digunakan untuk penerangan toko, mall, serta tempat-tempat

lain yang membutuhkan cahaya terang dan lebih hemat

energi. Warna cahaya lampu pijar adalah : kuning (2'700 K -

3'000 K), netral (3'500 K - 4'500 K) putih (5'500 K - 6'500 K).

4.1.3. 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).

Gambar 6Karakteristik Lampu TL

Sebagai contoh, sebuah penelitian menunjukkan bahwa

32 watt lampu TL akan menghasilkan 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.

4.1.4. 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

untuk 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 :

V = L di/dt 

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.

4.2. Lampu LED

Teknologi terbaru perlampuan saat ini adalah teknologi

berbasis Solid State Lighting (SSL) atau LED (Light Emitting

Diode) merupakan generasi terbaru lampu sebagai pengganti

lampu pijar atau halogen taupun jenis lampu lainnya. Lampu

LED (Light Emitting Diode) melakukan proses dioda cahaya

yang merupakan suatu semikonduktor yang memancarkan

cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi

tegangan maju. Gejala ini dinamakan elektroluminesensi.

Warna yang dihasilkan dari lampu LED bergantung pada

bahan semikonduktor yang digunakan.

LED pertama kali ditemukan oleh Shuji Nakamura yang

merupakan seorang peneliti dari Jepang pada tahun 1993.

Generasi pertama lampu LED berwarna biru dan putih.

Gambar 7 Jenis Lampu LED

Lampu ini merupakan sirkuit semikonduktor yang

memancarkan cahaya ketika dialiri listrik. Sifatnya berbeda

dengan filamen yang harus dipijarkan (dibakar) atau lampu TL

yang merupakan pijaran partikel. Lampu LED memancarkan

cahaya lewat aliran listrik yang relatif tidak menghasilkan

banyak panas. Karena itu lampu LED terasa dingin dipakai

karena tidak menambah panas ruangan seperti lampu pijar.

Lampu LED juga memiliki warna sinar yang beragam, yaitu

putih, kuning, dan warna-warna lainnya.

Lampu LED merupakan lampu paling hemat energi

diantara jenis lampu lainnya, meskipun harganya relatif mahal

Meskipun demikian, lampu LED dianjurkan digunakan dengan

pertimbangan bahwa energi (watt) yang dipakai sangat kecil

sehingga menggunakan lampu LED sama dengan

menghemat listrik hingga 1/5 dari biasanya. Lampu LED juga

bisa bertahan sangat lama hingga 20an tahun.

4.2.1. Prinsip Kerja lampu LED

Lampu LED terbuat dari pencampuran galium nitrida

(GaN) dengan fosfor kuning. Warna kuning yang dihasilkan

merangsang penerima warna merah dan hijau di mata

manusia. Kombinasi antara warna kuning dari fosfor dan

warna biru dari substrat akan memberikan kesan warna putih

bagi mata manusia. Dengan segala kelebihannya itu, tak

heran bila LED kerap dipakai untuk alat-alat penerangan yang

berada di ruang terbuka. Misalnya papan iklan raksasa

(billboard), lampu kendaraan, lampu taman, hingga lampu lalu

lintas, bahkan handphone serta laptop pun sudah

menggunakan jenis lampu ini.

Lampu pijar dan neon tidak berguna lagi setelah

bohlamnya (kaca pelindung) pecah, namun tidak demikian

dengan lampu LED. Lampu ini merupakan jenis solid-state

lighting (SSL), artinya lampu yang menggunakan kumpulan

LED serta benda padat lainnya sebagai sumber

pencahayaannya, sehingga lampu LED tidak mudah rusak bila

terjatuh atau bohlamnya (kaca pelindung) pecah. Kumpulan

LED diletakkan dengan jarak yang rapat untuk memperterang

cahaya.

Umumnya, lampu LED memiliki 4 macam warna yang

kasat mata, yaitu merah, kuning, hijau, dan biru. Untuk

menghasilkan sinar putih yang sempurna, spektrum cahaya

dari warna-warna tersebut digabungkan. Yang paling umum

dilakukan adalah penggabungan warna merah, hijau, dan biru

yang disebut RGB. Sampai saat ini, pengembangan terus

dilakukan untuk menghasilkan lampu LED dengan komposisi

warna seimbang dan berdaya tahan lama.

4.2.2. Keunggulan lampu LED

Lampu LED  memiliki sifat yang tidak memancarkan

panas, sehingga sangat nyaman untuk digunakan pada

ruangan apapun. LED Technology memiliki banyak

keunggulan dengan jenis yang berbagai macam, maka dari itu

kita menyediakan jenis LED yang anda butuhkan. Maka dari

itu dibutuhkan produk yang tepat serta ahli dalam penempatan

LED tersebut. Dibawah berikut adalah jenis LED yang banyak

digunakan Indonesia.

LED Studio membentuk team untuk mempelajari LED

Technology yang sudah banyak dipakai oleh luar negri, baik

dari kebutuhan customer Indonesia. Lalu mempelajari produk

LED yang telah ada di Indonesia sehingga mengetahui pasar

dan harga secara akurat keunggulan maupun kekurangan

competitor LED saat ini di Indonesia. Kemudahan serta

kenyamanan menjadi prioritas utama belanja dengan kami

dengan menyediakan berbagai macam warna maupun jenis

LED.

Berikut ini beberapa kelebihan dari Lampu LED yang

tidak dimiliki teknologi lampu yang sebelumnya :

Jauh lebih hemat.

Usia hidup lampu sangat panjang (garansi produk rata-rata

1 tahun) 

Mampu menciptakan suasana mewah pada ruangan.

Warnanya natural, terang, tetapi tidak menyilaukan mata.

Tidak memancarkan panas, sehingga ruangan menjadi

lebih nyaman.

Ramah lingkungan dan mendukung GO GREEN, karena

Lampu LED bebas merkuri.

Tidak memancarkan radiasi UV.

C. KESIMPULAN

Dengan semakin mahalnya energi listrik sudah seharusnya kita

lebih berhemat dalam penggunaan energy listrik. Penggunaan Lampu

Hemat Energi (LHE) merupakan salah satu upaya untuk penghematan

energi listrik dan dengan biaya yang lebih ekonomis. Lampu Hemat

Energi yang saat ini banyak dipakai adalah Lampu TL dan LED.

DAFTAR PUSTAKA

(www.astudioarchitect.com)

(www. ahmadbaihak.blogspot.com )

(www.esdm.go.id/berita/listrik)

(www.dhecaulza.com)