Tugas Mata Kuliah Instalasi Listrik Domestik
PRINSIP KERJA LAMPU MERKURI & SODIUM
NAMA
: MUHAMMAD ANGGI IMADUDDIN
KELAS
: 1A
NIM
: 151321020
PROGAM STUDI D3 TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2016
BAB I Lampu Merkuri
Cara Kerja Lampu Merkuri : Prinsip kerja lampu merkuri sama dengan prinsip kerja lampu fluoresen, yaitu cahaya yang dipancarkan berdasarkan terjadinya loncatan elektron (peluahan muatan) di dalam tabung. Sedangkan konstruksinya berbeda dengan lampu fluoresen. Lampu merkuri terdiri dari dua tabung, yaitu tabung dalam dari gelas kuarsa dan bohlam luar. Tabung dalam berisi uap merkuri dan sedikit gas argon. Dua elektroda utama dibelokkan pada kedua ujung tabung, dan sebuah elektroda pangasut dipasang pada posisi berdekatan dengan salah satu elektroda utama. Saat sumber listrik disambung, arus listrik yang mengaliri tidak akan cukup untuk mencapai terjadinya loncatan muatan diantara kedua elektroda utama. Namun, ionisasi terjadi diantara salah satu elektroda utama (E1) dengan elektroda pengasut (Ep) melalui gas argon. Ionisasi gas argon ini akan menyebar didalam tabung dalam menuju elektroda utama yang lain (E2). Panas akan timbul akibat pelepasan elektron yang terjadi dalam gas argon, dan cukup untuk menguapkan merkuri. Hal ini menyebabkan tekanan gas dalam tabung meningkat tinggi. Arus mula bekerja sekitar 1,5 hingga 1,7 arus normal. Lampu akan menyala dalam waktu 5 sampai 7 menit. Cahaya awal berwarna kemerahan dan setelah kerja normal berwarna putih. Jika sumber listrik diputuskan, maka lampu tidak dapat dinyalakan kembali sampai tekanan di dalam tabung berkurang. Untuk dapat menghidupkan kembali lampu merkuri ini, perlu waktu sekitar 5 menit atau lebih. Bohlam luar dari gelas yang di sisi dalamnya dilapisi dengan bubuk fluoresen berfungsi sebagai rumah lampu dan untuk menstabilkan suhu disekitar tabung. Karena lampu merkuri ini adalah bagian dari lampu tabung, maka untuk mengoperasikannya harus menggunakan balast sebagai pembatas arus. Biasanya balast ini berupa reaktor atau transformator, bergantung dari karakteristik lampunya. Lampu merkuri bekerja pada faktor daya yang rendah, sehingga untuk meningkatkannya
diperlukan kapasitor kompensasi yang dipasang secara paralel. Ada berbagai macam jenis lampu merkuri yang ada dipasaran. Hanya saja masing-masing produsen lampu merkuri memberikan nama-nama yang berbeda, sehingga menyulitkan konsumen untuk mengenal setiap jenis lampu merkurin ini. Rangkaian dasar untuk mengendalikan lampu merkuri tekanan tinggi adalah sebagai berikut:
Keterangan : L : Lampu merkuri B : Balast C : kapasitor kompensasi
Jenis-Jenis Lampu Merkuri : 1. Lampu Merkuri Fluoresent Lampu ini termasuk lampu merkuri tekanan rendah. Di dalam tabung berisi merkuri dan gas argon, sedangkan di bagian dalam dilapisi serbuk fluoresen (fosfor). Fungsi serbuk fluoresen adalah untuk merubah radiasi ultra violet menjadi cahaya tampak. Gambar rangkaiannya sama persis seperti lampu tabung fluoresent, yang membedakan adalah isi gas dari tabungnya. Lampu merkuri fluoresen ini mempunyai diamater tabung rata-rata 38 mm, sedangkan panjangnya bergantung dari dayanya. Berikut ini adalah tabel data lampu merkuri fluoresen.
Gambar 2. Lampu merkuri fluorensent (HPL-N)
Daya Lampu (Watt) 50 80 125 250 400 700 1.000
Tabel 4. Daya Lampu Merkuri Fluoresent Daya Total (Watt) Fluks Cahaya (Lumen) 61 1.800 93 3.300 140 5.800 268 12.500 426 21.250 737 38.250 1.044 54.200
Besarnya daya yang tertera pada lampu tidak sama dengan daya total rangkaian, disebabkan karena adanya daya yang hilang (menjadi energi panas) pada balast. Lampu merkuri fluoresen yang mempunyai efikasi 45 sampai 60 lumen/watt biasanya digunakan untuk penerangan jalan dan industri.
2. Lampu Merkuri Reflektor Lampu merkuri reflektor dirancang hanya untuk penerangan ke bawah bohlam langsung menjadi reflektornya, dengan cahaya yang diarahkan ke bawah. Perbedaan lampu merkuri reflektor dengan merkuri fluoresen hanya dalam bentuk konstruksi bohlamnya saja, sed angkan rangkaian dan penggunaan ballastnya sama. Lampu ini mempunyai rentang usia antara 12.000 sampai 16.000 jam menyala. Biasanya digunakan pada penerangan di kawasan industri dengan ketinggian 10 sampai 20 m.
Gambar 3. Lampu merkuri reflektor (HPL-R)
3. Lampu Merkuri Blended Lampu ini merupakan kombinasi lampu pijar dengan lampu merkuri fluoresen, sehingga disebut lampu merkuri blended. Filamen tungsten dihubungkan seri dengan salah satu elektroda utama yang berfungsi untuk membatasi arus saat lampu bekerja. Dengan demikian lampu merkuri blended ini tidak memerlukan balast lagi di luar filamen tungsten. Di samping sebagai pembatas arus, juga berfungsi untuk menghasilkan cahaya dominan infra merah. Sedangkan yang dihasilkan lampu merkuri fluouresen cahayanya dominan ultra violet. Filamen ini akan menyerap sebagian panas yang dihasilkan lampu, sehingga berakibat mengurangi efikasi lampu dan rentang usia pemakaian. Oleh karena itu efikasinya hanya antara 12 sampai 25 lumen/watt, sedangkan rentang usianya 4.000 sampai dengan 6.000 jam menyala. Penggunaan lampu merkuri blended ini merupakan alternatif pengganti lampu pijar untuk penerangan industri dan komersil dengan efikasi dan rentang usia pemakaian yang lebih tinggi, sehingga biaya pemasangan awal yang lebih rendah.
Gambar 4. Lampu merkuri blended (ML) bohlam bening
Gambar 5. Lampu merkuri blended (ML) bohlam buram
Gambar 6. Lampu merkuri blended UV300L
Daya Lampu (Watt) 160 250 450 750
Tabel 5. Daya Lampu Merkuri Blended Daya Total (Watt) Fluks Cahaya (Lumen) 160 2.450 250 5.000 450 1.250 750 21.500
Besarnya daya yang tertera pada lampu sama dengan daya total rangkaian karena tidak adanya ballast yang dipasang di luar.
4. Lampu Merkuri Halide (Metal Halide Lamp) Pada prinsipnya karakterisitk elektris lampu merkuri halide sama dengan lampu merkuri fluoresent, tetapi untuk penyalaan awal (saat pengasutan) memerlukan tegangan yang lebih tinggi. Penambahan tegangan pengasutan ini diperoleh dari transformator rangkaian pengasut yang menghasilkan transien. Isi gas pada tabung seperti pada lampu merkuri fluoresent, tetapi ada penambahan logam iodides (thalium, sodium, scandium, thorium, dan lain-lain), sehingga menghasilkan CRI (Colour Rendering Index) lampu yang sangat bai k. Di samping itu, efikasinya lebih tinggi dari lampu merkuri fluoresen yaitu 80 sampai 90 lumen/watt. Oleh karena CRI-nya sangat baik, lampu ini biasa digunakan untuk penerangan komersial, penerangan ruang pameran, penerangan lapangan bola, dan sebagainya.
Gambar 7. Lampu metal halide BT 56
Gambar 8. Lampu metal halide HQI-BT 400
Gambar 9. Lampu metal halide HPI-T 2000
Gambar 10. Lampu metal halide E27
BAB II Lampu Sodium
Jenis-Jenis Lampu Sodium :
1. Lampu Sodium Tekanan Rendah (SOX) Prinsip Kerja Lampu SOX ini termasuk dalam kelompok lampu tabung (discharge lamp). Oleh karena itu, prinsip kerja lampu ini sama dengan prinsip kerja lampu tabung lainnya. Yaitu berdasarkan terjadinya pelepasan elektron (electron discharge) dalam tabung gas (arc tube). Tujuan dibuatnya lampu sodium tekanan rendah adalah untuk mencapai efficacy yang setinggitingginya, yaitu sampai 200 lm/watt. Kontruksi Tabung dalam berbentuk U dan di kedua ujungnya te rpasang elektroda yang biasanya terdiri dari filamen tungsten. Untuk menjaga dinding tabung dari kerusakan akibat tekanan uap sodium maka tabung gas dibuat dari gelas ”lime borate” khusus yang tahan terhadap tekanan uap sodium. Ke dalam tabung gas dimasukkan campuran gas argon dann neon, dan logam murni sodium. Gas argon dan neon dimaksudkan untuk keperluan penyalaan awal, sedangkan logam sodium dimaksudkan untuk menghasilkan cahaya kuning.
kontruksi lampu SOX
Cara Kerja Jika rangkaian lampu dihubungkan terhadap sumber arus bolak -balik, maka arus akan mengalir melalui ballast dan seterusnya ke lampu. Pada saat yang sama argon dan neon yang ada dalam tabung gas akan bekerja untuk menaikkan temperatur dalam tabung gas, dalam tahap ini lampu akan mengeluarkan cahaya kemerah-merahan. Setelah beberapa menit, panas dalam tabung gas akan mencapai temperatur tertentu sehingga sodium yang ada dalam tabung gas akan berubah menjadi uap (vapour). Dengan demikian pelepasan elektron yang terjadi melalui uap sodium akan menghasilkan cahaya yang sebenarnya, yaitu cahaya kuning.
Waktu menyala norma lampu SOX
Armatur Karena karakeristik lampu sodium tekanan rendah sedemikian rupa, warna caha ya kuning, posisi pemasangan harus horizontal, dan bentuk tabung yang memanjang, maka praktis lampu ini hanya sesuai untuk penerangan jalan Armatur penerangan jalan mempunyai ciri khas tersendiri, yaitu intensitas cahaya yang dipancarkan ke samping kiri dan kanan adalah lebih besar daripada ke bawah. Hal inilah yang memungkinkan pemasangan lampu jalan dapat menempuh jarak yang cukup jauh yaitu 40-60 m. Setiap armatur dapat berisikan lebih dari satu lampu tergantung jenis armaturnya. Umumnya, peralatan bantu lampu seperti ballast, starter atau ignitor, dan kapasitor perbaikan faktor daya ditempatkan di dalam armatur. Berikut contoh gambar armatur lampu sodium tekanan rendah (SOX)
armatur lampu SOX
Penggunaan
Alasan utama untuk penggunaan lampu SOX adalah penghematan enrgi listrik dan jika colour rendering tidak menjadi masalah. Lampu SOX mempunyai efficacy sampai 200 lm/watt, sedangkan lampu pijar hanya12 lm/watt dan lampu merkuri yang memiliki efficacy sampai 90 lm/watt. Jadi, lampu ini dapat menghemat energi listrik daripada lampu lainnya karena memiliki efficacy yang paling tinggi. Kelebihan lain lampu SOX adalah mempunyai umur yang panjang sampai 12.000 jam, tingkat kesil auan rendah, ketajaman penglihatan (visual acuity) baik, dan juga dalam situasi berkabut atau musim hujan cahaya lampu SOX ini akan lebih dapat menembus dibandingkan cahaya lampu-lampu listrik lainnya. Sehingga pilihan utama untuk penerangan jalan pada daerah berkabut atau berhujan adalah lampu sodium tekanan rendah (SOX). Sedangkan warna objek yang disinari lampu SOX i ni akan berwarna kuning atau hitam, hal inilah yang yang menjadi kekurangan lampu ini sehingga tidak digunakan untuk penerangan yang memerlukan colour rendering yang baik. Berdasarkan kelebihan-kelebihan dan kekurangannya, maka lampu sodium t ekanan rendah sesuai digunakan untuk penerangan jalan-jalan bebas hambatan, jalan-jalan utama menuju luar kota, dan sejenisnya yang tidak mengutamakan colour rendering, dan khususnya pada daerah-daerah yang berkabut dan berhujan.
2. Lampu Sodium Tekanan Tinggi (SON) Prinsip Kerja Lampu sodium tekanan tinggi sering juga disebut lampu SON. Prinsip kerjanya sama dengan prinsip kerja lampu sodium tekanan rendah, yaitu berdasarkan terjadinya pelepasan elektron di dalam tabung lampu. Sesuai dengan namanya, lampu ini mempunyai tekanan gas di dalam tabung kira-kira 1/3 atmosper (250mm merkuri), dibandingkan dengan tekanan gas dalam lampu sodium tekanan rendah yang kira-kira hanya 10-3 mm merkuri. Disamping itu, temperatur kerja tabung lampu sodium tekanan tinggi juga lebih tinggi.
Kontruksi
kontruksi lampu SON
Lampu sodium tekanan tinggi terdiri dari dua tabung, yaitu: i. Tabung Gas (arc tube) Terbuat dari bahan yang tahan terhadap tekanan uap sodium yang harus bekerja pada temperatur tinggi, misalnya stellox ke dalam tabung gas dimasukkan sodium, merkuri yang berfungsi untuk menaikkan tekanan gas dan tegangan kerja lampu sampai batas tertentu, dan xenon untuk keperluan gas start. ii. Bohlam (bulb) Terbuat dari gelas yang sama sekali terpisah dari udara luar yang berfungsi untuk mencegah tabung gas terhadap kerusakan akibat bahan kimia dan juga berfungsi untuk mempertahankan kekonstanan temperatur tabung gas. Cara Kerja Lampu ini tidak mampu distart dengan tegangan nominal 220 Volt, maka dibutuhkan tegangan tinggi dan frekuensi tinggi sesaat. Gas xenon terionisasi untuk memulai terjadinya pelepasan elektron dalam tabung gas sampai mencapai temperatur kerja yang dibutuhkan. Periode pemanasan ini dapat berlangsung hingga kira-kira 10 menit karena tekanan uap merkuri-sodium awalnya sangat rendah sekali yang tidak dapat menjadikan pelepasan elektron dalam tabung gas. Setelah lampu bekerja normal, merkuri tidak akan terc apai yang menjadikan merkuri memancarkan cahaya. Lampu sodium tekanan tinggi mempunyai dua jenis starter, yaitu starter jenis ”snap” yang bekerja berdasarkan panas yang terdiri dari bimetal dengan kontak tertutup dan sebuah kumparan pengontrol temperatur bimetal, dan starter jenis ”solid state ” adalah start lampu lebih dapat dipercaya dan dapat secara langsung, baik penyalaan awal maupun penyalaan kembali.
waktu menyala normal lampu SON
Armatur Jenis armatur lampu sodium tekanan tinggi sesuai dengan jenis penggunaannya, misalnya armatur penerangan jalan, armatur penerangan industri, armatur penerangan sorot, dll. Untuk penggunan yang sama, bentuk dan konstruksi armatur lampu sodium tekanan tinggi sama dengan armatur lampu merkuri. Hal ini dapat terjadi karena bentuk lampu sodium tekanan tinggi sama dengan bentuk lampu mercury.
i. Armatur penerangan industri
ii. Armatur penerangan jalan
iii. Armatur penerangan sorot
Penggunaan Penggunaan lampu sodium tekanan tinggi didasarkan pada sifat -sifat yang dimilikinya. Lampu ini memiliki efficacy yang tinggi (90-120 lm/watt), umur yang tinggi ( 12.000-20.000 jam), tetapi mempunyai colour rendering yang kurang baik (CRI hanya 26). Oleh karena itu, lampu sodium tekanan tinggi digunakan untuk penerangan jalan. Karena colour rendering lampu sodium tekanan tinggi kurang baik dimana perubahan warna objek yang disinari sangat besar dan warna cahayanya (colour appearance) putih keemasan (yellowish) yang kurang memberi keindahan, maka penggunaan lamnpu ini untuk penerangan jalan yang berpenghuni kurang sesuai. Tetapi sesuai digunakan untuk penerangan jalan bebas hambatan, jalan utama, jalan menuju luar kota, penerangan “highmast” untuk jalan besar atau persimpangan jalan bertingkat , dll yang tidak menuntut colour rendering yang baik. Jenis lampu SON i. Berbentuk elips ii. Berbentuk tubular
Lampu SON berbentuk tubular
DAFTAR PUSTAKA
http://sikil-rayapen.blogspot.co.id/2014/09/macam-macam-lampu-listrik-dan-armatur.html?m=1 http://electricsourcestation.blogspot.co.id/2009/04/klasifikasi-jenis-dan-model-lampu-serta.html http://listrikonlen.blogspot.co.id/2012/04/prinsip-kerja-lampu-merkuri.html
