ANALISIS SPESIFIKASI DAN PENENTUAN OPERASI TEGANGAN
KERJA TERBAIK PADA LAMPU LED DAN LAMPU HEMAT ENERGI
MELALUI PENGUJIAN PENUAAN DAN PEMELIHARAAN FLUKS
CAHAYA
Frederick Marshall Allo Linggi, Ridwan Gunawan Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia ABSTRAK
Penerangan merupakan salah satu pengkonsumsi energi listrik terbesar yang berkisar 20 % - 25 % dari total konsumsi energi listrik yang terpakai sehingga diperlukan pemilihan penggunaan lampu yang hemat energi. Lampu LED adalah inovasi teknologi penerangan yang lebih hemat energi dibandingkan Lampu Hemat Energi (LHE). Maka dari itu dilakukan penelitian dengan menggunakan lampu LED 10 Watt dan LHE 14 Watt bermerek sama. Pengujian yang dilakukan adalah Pengujian Penuaan 100 jam untuk menganalisis kebenaran spesifikasi lampu dan Pemeliharaan Fluks Cahaya 480 jam untuk membandingkan laju perubahan spesifikasi yang terjadi dari lampu terhadap waktu pada tiga tegangan kerja yaitu 198 V, 220 V, dan 231 V berdasarkan Peraturan Menteri ESDM No. 06/2011 , SNI IEC 60969 : 2009 ,dan SNI 04-0227-2003. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa tegangan operasi terbaik dari kedua lampu adalah tegangan 220 V . Setelah pengujian penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya pada tegangan 220 V didapatkan lampu LED dengan spesifikasi 10 Watt 800 lumen 80 lumen/watt, diperoleh hasil 9,7 Watt , 851,17 lumen , 87,75 lumen/watt dan LHE spesifikasi 14 Watt , 810 lumen, 58 lumen/watt, diperoleh hasil 12,5 Watt, 727,5 lumen , 58,2 lumen/watt.
Kata kunci :lampu LED; lampu hemat energi; penuaan,pemeliharaan fluks cahaya; spesifikasi lampu; tegangan kerja
ABSTRACT
Lighting is one of the biggest electrical usage, taking 20% 25% of the total consumption, so that the selection of an efficient, low power lamp is a necessity. LED lamp is a lighting technology innovation which has a better efficiency compared to that of a Compact Flourescent Lamp (CFL). From this fact, a research is done by using a 10 watt LED and a 14 watt CFL from the same brand. The measurements done are a 100 hour ageing test to analyze the validation of the lamp's spesification and a 480 hour lumen maintenance to compare the rate of the spesification change of the lamp on three operating voltage: 198 V, 220 V, and 231 V based on the Regulation of Minister of Energy and Mineral Resources Number 06/2011, SNI IEC 60969 : 2009, and SNI 04-0227-2003. From the measurement done, the best operating voltage for both lamps is 220 V. From the ageing and lumen maintenance test, the 10 Watt and 800 lumens with 80 lumen/watt LED lamp results in 9,7 watt and 851,17 lumen, with 87,75 lumen/watt and the 14 watt and 810 lumen with 58 lumen/watt CFL lamp results in 12,5 watt, 727,5 lumen, with 58,2 lumen/watt.
Keywords :LED Lamp; Compact Flourescent Lamp; ageing; lumen maintenance; specification lamp; operating voltage
PENDAHULUAN
Energi listrik merupakan komponen penting bagi mahluk hidup terutama bagi manusia karena hampir digunakan di seluruh sisi kehidupan manusia. Seiring dengan berkembangnya teknologi akan meningkatkan penggunaan energi listrik pada peralatan elektronik dalam kehidupan sehari-hari sehingga konsumsi energi listrik juga semakin meningkat yang dapat menyebabkan krisis energi listrik karena daya yang terpasang pada penyedia jasa listrik (PLN) sudah hampir tidak mencukupi memikul beban puncak sehingga PLN sering melakukan pemadaman bergilir. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengatasi krisis energi listrik adalah bagi PLN dengan membangun pembangkit listrik yang baru dan bagi konsumen menggunakan peralatan-peralatan listrik yang efisien dan efektif. Efisien disini maksudnya mencari perlatan-perlatan listrik yang hemat energi dan efektif disini maksudnya penggunaan peralatan tersebut benar-benar dipakai karena diperlukan pada waktu tertentu. Waktu beban puncak (WBP) terjadi pada pukul 18:00 – 22:00 dimana penggunaan energi listrik pada waktu tersebut sangat besar terutama penggunaan energi listrik untuk beban penerangan. Lighting (penerangan) merupakan salah satu pengkonsumsi energi listrik terbesar yang berkisar 20 % - 25 % dari total konsumsi energi listrik terpakai dan terus meningkat setiap tahunnya. Oleh karena itu PLN bekerja sama dengan pemerintah dan produsen lampu untuk membuat lampu yang efisien dan efektif baik dalam segi lumennya maupun segi konsumsi energi listriknya . Lampu LED (Light Emitting Diodes ) adalah lampu yang efektif dan efisien (perbandingan daya yang diserap dengan cahaya yang dihasilkan sangat baik) dibandingkan lampu pijar dan lampu hemat energi sehingga PLN dan pemerintah mengadakan sosialisasi ke masyarakat untuk menggantikan penggunaan lampu yang banyak dipakai di masyarakat yaitu lampu hemat energi ke lampu LED.
Saat ini telah banyak jenis-jenis lampu penerangan LED yang dijual di pasaran dengan berbagai merk dan spesifikasi yang berbeda-beda. Kebanyakan dari merk-merk tersebut memberikan spesifikasi intensitas penerangan yang tinggi, daya tahan sangat lama dan juga konsumsi daya yang relatif rendah dengan intensitas cahaya yang tinggi sehingga apabila dipakai dalam jangka waktu yang lama mampu menutupi bahkan lebih menguntungkan .Maka dari itu penulis tertarik melakukan studi mengenai analisis spesifikasi lampu LED melalui pengujian penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya yang dibandingkan dengan lampu hemat energi untuk melihat apakah spesifikasi lampu tersebut benar-benar sesuai dengan label spesfikasi lampu serta melihat bagaimana laju perubahan spesifikasi lampu melalui
pengujian penuaan selama 100 jam dan pemeliharaan fluks cahaya selama 480 jam Dari hasil penelitian ini kemudian dituangkan ke dalam bentuk skripsi yang didalamnya berisi pengetahuan kebenaran spesifikasi dari lampu LED dan LHE dengan tujuan skripsi ini dapat digunakan sebagai sumber informasi dan sekaligus sebagai referensi khususnya bagi mahasiswa dan umumnya bagi masyarakat luas yang ingin mengetahui lebih jauh tentang LED sebagai lampu penerangan.
Pada skripsi ini, penulis akan membahas mengenai seberapa stabilkah lampu LED dan LHE dari konsumsi listrik, lumen,dan efikasi yang dihasilkan berdasarkan spesifikasi yang tertera pada label spesifikasi lampu dengan tegangan kerja yang bervariasi yaitu 198 V, 220 V, dan 231 V terhadap waktu sesuai spesifikasi lampu melalui proses pengujian penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya agar dapat dibuktikan kebenaran lumen, konsumsi daya,dan efikasi dari lampu tersebut dengan melihat perbedaan data kualitas daya dan iluminansi pada tegangan yang bervariasi melalui kondisi pengukuran dan pengujian berdasarkan Peraturan Menteri ESDM No. 06/2011 , SNI IEC 60969:2009, dan SNI 04-0227-2003 menggunakan Rak uji lampu, Integrated Spherephotometer, Power Analyzer, AC Stabilizer, AC Voltage Regulator, Luxmeter, Hygrometer dan Thermometer.
Tujuan penulisan skripsi ini, yaitu untuk menganalisis kebenaran spesifikasi lampu LED dan lampu hemat energi yang tertera pada label spesifikasi lampu dan menentukan operasi tegangan kerja terbaik pada lampu LED dan LHE dari pengujian berdasarkan laju perubahan spesifikasi lampu terhadap waktu
TINJAUAN TEORITIS
Kebutuhan manusia akan cahaya dalam menjalani hidup dan beraktivitas menjadi salah satu bagian mutlak dari kehidupan manusia. Penelitian menunjukkan bahwa 80% informasi yang diterima oleh otak dikirim melalui mata, dan mata dapat melakukan proses ini karena adanya cahaya, baik itu cahaya alami yaitu sinar matahari langsung (daylight) atau yang dipantulkan oleh bulan (moonlight) maupun cahaya buatan (artificial light) yaitu lampu atau luminer.
Intensitas Cahaya adalah jumlah energi radiasi yang dipancarkan sebagai cahaya ke suatu tempat . Satuan Intensitas Cahaya (I) adalah candela dengan singkatan Cd Intensitas cahaya dapat didefinisikan sebagai sebagai banyaknya fluks cahaya yang memancar F per sudut ruang ω. Total sudut ruang adalah ω= (Steradian).
(1)
Fluks Cahaya adalah jumlah cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya pada sudut ruang tertentu. Lambang fluks cahaya adalah F dan satuannya dalam lumen (lm).Jika fluks cahaya dikaitkan dengan daya listrik maka lumen adalah kesetaraan fotometrik dari watt, yang memadukan respon mata,satu watt cahaya dengan panjang gelombang 555 nm sama nilainya dengan 683 lumen.
Iluminansi sering disebut juga tingkat kuat penerangan sebagian besar ditentukan oleh kuat penerangan yang jatuh pada suatu luas bidang atau permukaan dan dinyatakan sebagai iluminansi rata-rata .
(2) Dimana:
A=Luas permukaan bidang (m2) E= Iluminansi (lux)
I=Intensitas Cahaya (cd) F=Fluks Cahaya (lm)
Efikasi adalah rentang angka perbandingan antara fluks cahaya (lumen) dengan daya listrik suatu sumber cahaya (watt) untuk memancarkan intensitas tersebut, dalam satuan lumen/watt (lm/W) .
Bagian fluks cahaya yang diserap oleh suatu permukaan ditentukan oleh faktor absorpsi (a) permukaan itu
a = (3)
Faktor refleksi r adalah bagian fluks cahaya yang dipantulkan pada suatu permukaan. Jumlah cahaya yang dipantulkan di suatu permukaan ditentukan oleh sifat-sifat dan permukaan bahannya.
Faktor transmisi t adalah bagian fluks cahaya yang dapat menembus suatu permukaan tergantung dari bahan permukaan tersebut dibandingkan dengan fluks cahaya yang mengenai permukaan.
t = (5)
Pengukuran Luminous Flux Lampu adalah pengukuran yang dilakukan untuk mengetahui fluks cahaya dari suatu lampu dengan menggunakan bola integrator dimana lampu tersebut dimasukkan ke bola integrator selama minimal 15 menit lalu diukur fluks cahayanya menggunakan sensor luxmeter yang telah dipasang dalam bola integrator spherephotometer. Teknik pengukuran luminous flux lampu ini merupakan teknik pengukuran yang paling akurat dalam mengukur fluks cahaya lampu karena faktor refleksi ,faktor transmisi, dan faktor absorpsi sudah diketahui dari bahan permukaan dalam dari bola integrator tersebut.
Di dalam Integrated Spherephotometer ini dilapisi zat kimia Barium Sulfat dimana zat kimia ini adalah zat ini yang paling baik dalam memantulkan intensitas cahaya agar intensitas cahaya dari lampu tidak terserap pada permukaan bola namun dipantulkan ke sensor luxmeter
dengan faktor refleksi > 96%,faktor transmisi dan faktor absorpsi < 4 % selama rentang panjang gelombang 400-1000 nm.
Setiap beban pasti memiliki daya, daya ini dihasilkan oleh beban pada saat terhubung dengan suplai, begitu pula dengan lampu. Lampu bisa menghasilkan cahaya karena lampu mengkonsumsi daya dalam jumlah tertentu sesuai dengan standar dari masing – masing produsen lampu tersebut..Daya listrik sendiri ada 3 jenis ,yaitu daya semu, daya aktif, dan daya reaktif.
Daya semu adalah total perkalian antara arus dan tegangan pada suatu jaringan listrik atau penjumlahan dengan metode trigonometri dari daya aktif dan reaktif dalam segitiga daya.
Daya semu merupakan penjumlahan vektor dari daya aktif dan daya reaktif. Daya aktif adalah daya yang dipakai oleh komponen pasif resistor untuk melakukan usaha / energi yang sebenarnya. Daya aktif selalu mengalir dari sumber ke beban. Daya inilah yang digunakan oleh konsumen listrik. Daya reaktif adalah daya yang muncul yang diakibatkan oleh komponen pasif bukan resistor yaitu induktor dan kapasitor yang merupakan daya yang tidak diinginkan karena mengurangi konsumsi daya aktif.
S = V I ̽ (6) S = V I φ S = VI [ Cos φ + j Sin φ ] S = VI Cos φ + j VI Sin φ S = P + j Q (7) Dengan :
S = Daya Semu (VA)
V = Voltage / Tegangan (Volt) I = Arus (Ampere)
P = Daya aktif (W) Q = Daya Reaktif (VAr)
Faktor daya (Cos φ ) didefinisikan sebagai rasio besarnya daya aktif yang bisa dimanfaatkan terhadap daya semu yang dihasilkan sumber.
Cos φ = P/S (8)
Faktor daya dibatasi dari 0 hingga 1, semakin tinggi faktor daya (mendekati 1) artinya semakin banyak daya semu yang diberikan sumber dapat simanfaatkan.Adapun nilai faktor daya yang baik ditetapkan oleh PT. PLN (Persero) sebagai penyedia listrik pada SPLN 70-1 adalah sebesar > 0,85 .
Faktor daya terdiri dari dua sifat yaitu faktor daya “leading” dan faktor daya “lagging”. Faktor daya “leading” ini bernilai 0-1 “leading” terjadi apabila bebannya kapasitif yaitu beban yang mengandung suatu rangakaian kapasitor seperti capacitor, synchronocus generators, synchronocus motors dan synchronocus condensor. Beban ini menyerap daya aktif (kW) dan mengeluarkan daya reaktif (kVAR). Faktor daya “lagging” ini bernilai 0-1 “lagging” terjadi apabila bebannya induktif yaitu beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuah inti biasanya inti besi seperti motor induksi, AC dan transformator. Beban ini menyerap daya aktif (kW) dan daya reaktif (kVAR).
Harmonik adalah gejala pembentukan gelombang sinusoidal baru dengan frekuensi yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya akibat dioperasikannya beban listrik yang non linier. Superposisi antara gelombang dasar dengan gelombang frekuensi harmonik menghasilkan gelombang yang terdistorsi sehingga bentuk gelombang tidak lagi sinusoidal murni, fenomena ini disebut dengan distorsi harmonik. Untuk nilai harmonik yang kecil, mungkin perubahan terhadap bentuk gelombangnya tidak terlalu signifikan, akan tetapi untuk nilai harmonik yang besar perubahannya bisa mengubah karakteristik gelombang. Pembentukan gelombang non-sinusoidal hasil distorsi harmonik dapat dilihat pada gambar berikut: (a) (d) (b) (e) (c)
Gambar 1. Bentuk Gelombang Hasil Distorsi Harmonik : (a) Gelombang Murni Sinusoidal (f=50Hz)
(b) Gelombang Harmonik Ketiga ( f=150 Hz) (c) Gelombang Harmonik Kelima (f=250 Hz)
(d) Gelombang Hasil Gabungan Gelombang Murni, Harmonik Ketiga, dan Harmonik Kelima (e)Spektrum Harmonik Gabungan Gelombang Murni, Harmonik Ketiga, dan Harmonik
Orde harmonik adalah bilangan bulat yang dimaksudkan pada pengertian harmonik sebagai faktor pengali frekuensi yang lama sehingga menghasilkan frekuensi yang baru. Nilainya merupakan perbandingan frekuensi harmonik dengan frekuensi dasar, dapat didefinisikan dengan persamaan berikut :
n
f
n
F
=
(9) Dengan : n = orde harmonikfn = frekuensi harmonik ke-n [ Hz ]
F = frekuensi dasar [ Hz ]
Gelombang dengan frekuensi dasar tidak dianggap sebagai harmonik karena merupakan gelombang fundamental, yang dianggap sebagai harmonik adalah orde ke-2 sampai ke-n
Distorsi Harmonik Individu (IHD) merupakan rasio tegangan antara nilai RMS harmonik tegangan ke-n dengan nilai RMS tegangan dasar (fundamental).Dapat juga merupakan rasio arus antara nilai RMS harmonik arus ke-n dengan nilai RMS arus dasar (fundamental).
IHDn= (10)
Total Harmonic Distortion (THD) merupakan rasio nilai rms dari semua komponen orde harmonik yang ada dengan nilai RMS dari komponen dasar yang biasanya dinyatakan dalam persen (%).Rasionya dapat menggunakan arus maupun tegangan Nilai THD dijadikan batasan tegangan atau arus harmonik yang masih dapat ditoleransi dalam suatu sistem tenaga listrik. Dengan parameter ini, dapat diketahui apakah distorsi yang terjadi berada pada tingkat yang dapat diterima atau pada tingkat yang merugikan. Nilai ini dapat dihitung untuk tegangan maupun arus, besarnya THD dapat didefinisikan dengan persamaan berikut :
1 2 2 M M THD n n n
∑
∞ = = = (11)Dengan :
IHDn = IHD orde harmonik ke-n (n=2, 3, 4, 5,....)
THD = Total Harmonic Distortion [ % ]
Mn = nilai rms harmonik ke-n. Dapat berupa harmonik arus ataupun tegangan [Volt atau
Ampere]
M1 = nilai rms pada frekuensi dasar. Dapat berupa arus dasar ataupun tegangan dasar [ volt
atau ampere ]
Besarnya harmonik pada suatu sistem/komponen listrik memiliki batasan ataupun standar tertentu dimana apabila besarnya melewati standar yang telah ditentukan maka perlu dilakukan suatu tindakan untuk meredamnya. Berikut standar batas distorsi tegangan harmonik maksimum berdasarkan standar IEEE 519-1992 :
Tabel 1. Batas Distorsi Tegangan Harmonik Maksimum
Tabel 2. Batas Distorsi Arus Harmonik Maksimum
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini dibahas pengukuran pada beban lampu LED 10 Watt dan LHE 14 Watt yang bermerek sama, banyak dijual di pasaran dan digunakan oleh masyarakat umum untuk mengetahui berbagai karakteristik seperti arus, tegangan, daya, harmonik, lumen. Pengujian dilakukan di Balai Besar Teknologi Energi (B2TE) –Serpong dengan suhu ruangan pada pengujian lampu adalah adalah (25 ± 1)o C dan kelembaban nisbi maksimum 65 % diukur menggunakan hygrometer dan thermometer.
Tahapan penelitian yang dilakukan adalah: 1. Mengumpulkan alat dan bahan penelitian.
2. Pemilihan lampu LED dan LHE yang banyak digunakan oleh masyarakat
3. Mengetahui data teknis lampu LED dan LHE yakni: daya nyata (P), daya semu (S), tegangan (V), arus (I), faktor daya (pf), lumen,dan efikasi (lumen per watt) sebelum, pada saat, dan sesudah melakukan proses penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya.
4. Melakukan perbandingan laju perubahan spesifikasi yang terjadi pada tegangan 198 V,220V,dan 231 V pada lampu LED dan LHE berdasarkan data teknis yang diperoleh dari proses penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya.
5. Melakukan perbandingan efikasi,lumen,dan daya yang tersisa pada lampu LED dan LHE berdasarkan data teknis yang diperoleh dari proses penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya.
Pengujian kualitas daya listrik bertujuan untuk mengetahui kualitas daya dan konsumsi energi pada lampu LED dan LHE. Parameter-parameter kualitas daya yang diambil menggunakan power analyzer adalah tegangan (V), arus (I), daya nyata (P), dan faktor daya (PF) yang diserap oleh lampu LED dan LHE. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan 3 variasi tegangan yang diatur menggunakan voltage regulator dan kestabilan tegangan menggunakan voltage stabilizer yaitu 198 V(-10 %) ,220 V ,dan 231 V (+5%) berdasarkan SNI 04-0227-2003.
Pengujian iluminansi bertujuan untuk mendapatkan besar flux iluminansi dari lampu LED dan LHE yang diuji dengan menggunakan teknik pengukuran cahaya luminous flux
lampu.Alat yang digunakan pada pengujian ini adalah luxmeter dan integrator spherephotometer berdasarkan Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 06 Tahun 2011.
Pengujian penuaan adalah pengujian yang dilakukan terhadap lampu berdasarkan SNI IEC 60969 : 2009 dengan cara lampu tersebut dinyalakan selama minimal 100 jam (selama 4 hari 4 jam) , setelah 100 jam dinyalakan lampu didiamkan minimal 24 jam lalu diambil kualitas dayanya yaitu tegangan (V), arus (I), daya nyata (P), serta iluminansi nya.Pengujian penuaan
dilakukan selama 100 jam (4 hari 4 jam) untuk mendapatkan data iluminansi dan kualitas daya lampu yang sesungguhnya karena waktu pertama kali menggunakan lampu tersebut iluminansi dan kualitas dayanya masih tidak konstan
Pengujian pemeliharaan fluks cahaya bertujuan mengetahui tingkat efikasi lampu pada kondisi normal.Uji pemeliharaan fluks cahaya dilakukan setelah lampu dikondisikan (ageing) selama 100 jam untuk melihat perubahan-perubahan spesifikasi yang terjadi pada lampu LED dan LHE dengan pengambilan data berselang 48 jam ,dimana sebelum mengambil data lampu harus didiamkan selama 24 jam setelah pengujian ini. Adapun prosedur pengujiannya mengikuti aturan berikut berdasarkan SNI IEC 60969 : 2009 yaituLampu pada pemeliharaan uji lumen dan uji umur lampu harus dipadamkan delapan kali tiap 24 jam. Periode “padam” adalah antara 10 menit dan 15 menit. Periode “nyala” adalah sedikitnya 10 menit.Periode padam sekali pada pengujian lampu di B2TE ini adalah 15 menit sehingga periode pada selama 8 kali adalah 2 jam dan periode nyala selama 8 kali adalah 22 jam atau selama 165 menit sekali nyala.Pengujian ini menggunakan rak uji lampu , lampu uji LED 10 Watt, dan LHE 14 Watt.
Peralatan pengukuran yang digunakan dalam pengambilan data ini ialah :
Gambar 2. Power Analyzer Gambar 3. Voltage Regulator Gambar 4. Voltage Stabilizer
Gambar 8. Integrator Spherephotometer Gambar 9. Pengukuran Kualitas Daya dan Iluminansi Lampu LED/LHE
Gambar 10. Skema Pengukuran Kualitas Daya dan Iluminansi Lampu LED dan LHE
Gambar 11. LED 10 Watt Gambar 12. LHE 14 Watt
Untuk pengambilan data kualitas daya menggunakan Power Analyzer dan iluminansinya menggunakan luxmeter
Untuk data kuat cahaya mengikuti aturan dari Puslit KIM-LIPI berdasarkan rumus :
Flampu ukur LIPI = Kuat cahaya lampu LED/LHE/Pijar yang diukur sesuai standar di KIM-LIPI
Fkalibrasi LIPI = Kuat cahaya lampu standar kerja LHE 23 Watt yang diukur di KIM-LIPI
=1467,7 lumen
Flampu ukur B2TE = Kuat cahaya lampu LED/LHE/Pijar yang diukur di B2TE
Fkalibrasi B2TE = Kuat cahaya lampu standar kerja LHE 23 Watt yang diukur di B2TE =1374,6
lumen
Kuat cahaya lampu LED/LHE yang digunakan pada penelitian ini adalah Flampu ukur LIPI
HASIL DAN ANALISIS
Dari hasil pengujian penuaan 100 jam dan pemeliharaan fluks cahaya 480 jam didapatkan data :
A. LED 10 Watt
Tabel 4. Data Pengujian LED 10 Watt setelah penuaan 100 jam
Tabel 5. Data Pengujian LED 10 Watt 198 V Pemeliharaan Fluks Cahaya
Tabel 7. Data Pengujian LED 10 Watt 231 V Pemeliharaan Fluks Cahaya
Dari data pengujian LED yang didapatkan setelah melakukan Pemeliharaan Fluks Cahaya selama 480 jam pada tegangan yang berbeda-beda terlihat bahwa daya yang digunakan lampu setelah pengujian penuaan sama terus sampai berkurang 0,1 W pada Pemeliharaan Fluks Cahaya untuk tegangan 198 V adalah pada saat 480 jam, untuk tegangan 220 V belum berkurang ,dan untuk tegangan 231 V adalah 480 jam .Terlihat bahwa pengurangan daya yang digunakan lampu LED pada tegangan 231 V dan 198 V lebih cepat dibandingkan tegangan 220 V.
Hal ini menunjukkan bahwa lampu LED sebaiknya tidak beroperasi pada tegangan lebih besar dari 231 V dan lebih kecil dari 198 V karena akan mengurangi umur lampu. Selanjutnya untuk % efikasi akhir yang didapat dari variasi tegangan adalah untuk 198 V = 99,06 % ,tegangan 220 V = 99,65 % ,dan tegangan 231 V adalah 99,64% .Terlihat bahwa % efikasi lampu LED terbaik didapat pada tegangan 220 V meskipun % efikasi pada tegangan 231 V mendekati 220 V namun kita lihat dari segi lumennya untuk tegangan 220 V lumen yang dihasilkan adalah 851,17 lebih besar dibandingkan untuk tegangan 231 V lumen yang dihasilkan adalah 845,54 .
Dari segi faktor daya, THDv ,dan THDi terjadi perubahan yang tidak konstan namun perubahan yang terjadi dalam rentang tertentu. Untuk rentang faktor daya pada tegangan 198 V adalah antara 0,8911 sampai 0,8938, pada tegangan 220 V adalah antara 0,8611 sampai 0,8643, dan pada tegangan 231 V adalah antara 0,8433 sampai 0,8566. Dari segi faktor daya, lampu LED pada tegangan 198 V adalah yang terbaik karena faktor dayanya paling
mendekati 1, namun pada tegangan 220 V faktor daya yang dihasilkan sudah baik karena memenuhi standar PLN yaitu faktor daya yang baik adalah faktor daya yang lebih besar dari 0,85. Berdasarkan % THDv semua tegangan pengujian sudah memenuhi standar batas harmonik tegangan yaitu % THDv < 5%.
Namun, untuk % THDi, pada tegangan 198 V adalah antara 38,87 % sampai 39,13 %, pada tegangan 220 V adalah antara 42,97 % sampai 43,98 %, pada tegangan 231 V adalah antara 45,78 % sampai 46,87 %. Dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diberikan pada lampu LED ini , maka % THDi juga semakin besar. Dari analisis data yang didapatkan berdasarkan segi fluks cahaya , laju pengurangan daya, efikasi ,% efikasi, faktor daya, % THDv ,dan % THDi terhadap waktu , maka operasi tegangan kerja terbaik pada lampu LED 10 Watt adalah di tegangan 220 V.
B. LHE 14 Watt
Tabel 8. Data Pengujian LHE 14 Watt sebelum penuaan
Tabel 10. Data Pengujian LHE 14 Watt 198 V Pemeliharaan Fluks Cahaya
Tabel 11. Data Pengujian LHE 14 Watt 220 V Pemeliharaan Fluks Cahaya
Dari data pengujian lampu LHE 14 Watt yang didapatkan setelah melakukan Pemeliharaan Fluks Cahaya selama 480 jam pada tegangan yang berbeda-beda terlihat bahwa daya yang digunakan lampu setelah pengujian penuaan sama terus sampai berkurang 0,1 W pada Pemeliharaan Fluks Cahaya untuk tegangan 198 V adalah 384 jam,untuk tegangan 220 V adalah 432 jam ,dan untuk tegangan 231 V adalah 432 jam .Terlihat bahwapengurangan daya yang digunakan lampu LED pada tegangan 198 V lebih cepat dibandingkan tegangan 220 V dan 231 V.
Hal ini menunjukkan bahwa lampu LHE sebaiknya tidak beroperasi pada tegangan 198 V dan kurang karena akan mengurangi umur lampu.Selanjutnya untuk % efikasi akhir yang didapat dari variasi tegangan adalah untuk 198 V = 97,77 % ,tegangan 220 V = 97,98 % ,dan tegangan 231 V adalah 97,12 % .Terlihat bahwa % efikasi lampu LHE terbaik didapat pada tegangan 220 V. Jika dilihat dari segi lumennya untuk tegangan 220 V lumen yang dihasilkan adalah 727,5 sedangkan untuk tegangan 198 V lumen yang dihasilkan adalah 659.67 dan untuk tegangan 231 V adalah 742,3.
Lumen yang terbaik didapat pada tegangan 231 V hal ini sesuai dengan prinsip kerja LHE yaitu eksitasi atau pelepasan elektron akan bergantung dari energi kinetik yang memungkinkan elektron untuk lepas dengan kata lain semakin menurun energi potensial atau tegangan yang diberikan maka energi eksitasi elektronpun semakin menurun. Namun untuk tegangan 231 V, % efikasinya terendah dari tegangan-tegangan yang lain .
Dari segi faktor daya, THDv ,dan THDi terjadi perubahan yang tidak konstan namun perubahan yang terjadi dalam rentang tertentu. Untuk rentang faktor daya pada tegangan 198 V adalah antara 0,6311 sampai 0,6345 , pada tegangan 220 V adalah antara 0,6213 sampai 0,6333, dan pada tegangan 231 V adalah antara 0,6331 sampai 0,6355. Dari segi faktor daya pada semua tegangan operasi yang diberikan, faktor daya yang dihasilkan pada setiap tegangan mempunyai nilai yang hampir sama yaitu berkisar 0,63. Namun, faktor daya yang dihasilkan oleh LHE tidak memenuhi standar PLN yaitu faktor daya yang baik adalah faktor daya yang lebih besar dari 0,85 sehingga dapat disimpulkan faktor daya pada LHE 14 watt ini jelek. Berdasarkan % THDv semua tegangan operasi sudah memenuhi standar batas harmonik tegangan yaitu % THDv < 5%.
Namun, untuk % THDi, pada tegangan 198 V adalah antara 96,48 % sampai 100,65 %, pada tegangan 220 V adalah antara 98,75 % sampai 102,05 %, pada tegangan 231 V adalah antara 101,33 % sampai 103,25 %. Dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diberikan
pada LHE ini , maka % THDi juga semakin besar. Dari analisis data yang didapatkan berdasarkan segi fluks cahaya , laju pengurangan daya, efikasi
,% efikasi, faktor daya, % THDv ,dan % THDi terhadap waktu , maka operasi tegangan kerja terbaik pada LHE 14 Watt adalah di tegangan 220 V.
C. Analisis Perbandingan Laju Perubahan Spesifikasi pada Lampu LED dan LHE Sebelum dan Sesudah Pengujian Penuaan dan Pemeliharaan Fluks Cahaya pada Tegangan 220 V Untuk Lampu LED spesifikasi pada label adalah 800 lumen ,10 watt, dan efikasi 80 lumen/watt ,dan spesifikasi yang terukur adalah :
Sebelum penuaan adalah 10 Watt, 882,29 lumen, dan 88,22 lumen/watt. Sesudah penuaan 100 jam (sebelum pemeliharaan fluks cahaya) adalah 9,7 Watt, 854,1 lumen, dan 88,05 lumen/watt. Sesudah pemeliharaan fluks cahaya 480 jam adalah 9,7 Watt, 851,17 lumen, dan 87,75 lumen/watt
Terlihat bahwa untuk lampu LED perubahan laju spesifikasi sebelum dan sesudah penuaan 100 jam yaitu daya berkurang 0,3 watt, lumen berkurang sebesar 28,19 lumen, dan efikasi berkurang sebesar 0,17 lumen/watt. Lalu sebelum dan sesudah pengujian pemeliharaan fluks cahaya 480 jam, daya belum berkurang, lumen hanya berkurang sebesar 2,93 ,dan efikasi berkurang 0,3 lumen/watt.
Untuk LHE spesifikasi spesifikasi pada label adalah 810 lumen ,14 watt, dan efikasi 58 lumen/watt ,dan spesifikasi yang terukur adalah :
Sebelum penuaan adalah 13,2 Watt, 803,88 lumen, dan 60,9 lumen/watt. Sesudah penuaan 100 jam (sebelum pemeliharaan fluks cahaya) adalah 12,6 Watt, 749,5 lumen, dan 59,4 lumen/watt. Sesudah pemeliharaan fluks cahaya 480 jam adalah 12,5 Watt, 727,5 lumen, dan 58,2 lumen/watt
Terlihat bahwa untuk LHE perubahan laju spesifikasi sebelum dan sesudah penuaan 100 jam yaitu daya berkurang 0,6 watt, lumen berkurang sebesar 54,38 lumen, dan efikasi berkurang sebesar 1,5 lumen/watt. Lalu sebelum dan sesudah pengujian pemeliharaan fluks cahaya 480 jam,daya hanya berkurang sebesar 0,1 watt, lumen hanya berkurang sebesar 22 ,dan efikasi hanya berkurang 1,2 lumen/watt.
Dapat dilihat sebelum dan sesudah pengujian penuaan 100 jam ,terjadi laju perubahan spesifikasi pada kedua lampu secara signifikan,namun sebelum dan sesudah pengujian
pemeliharaan fluks cahaya 480 jam, laju perubahan spesifikasi yang terjadi pada kedua lampu tidak sebesar sebelum dan sesudah pengujian penuaan 100 jam. Dari pengujian penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya yang telah dilakukan ,laju perubahan spesifikasi dari segi konsumsi daya, lumen yang terukur, dan efikasi pada LHE lebih cepat dibandingkan dengan lampu LED terhadap waktu.
KESIMPULAN
1. Sebelum dan sesudah proses penuaan100 jam pada tiap lampu terlihat perubahan kualitas
daya dan iluminansi cukup siginifikan. Sesudah pemeliharaan fluks cahaya selama 480 jam, pada lampu LED dan LHE tidak mengalami perubahan spesifikasi yang signifikan.
2. Dari perbandingan operasi tegangan kerja yang diberikan yaitu 198 V, 220 V, dan 231 V
maka tegangan kerja terbaik pada kedua lampu adalah 220 V berdasarkan laju perubahan spesifikasi terhadap waktu.
3. Lampu LED spesifikasi 10 Watt, 800 lumen, dan 80 lumen/watt setelah pengujian penuaan dan pemeliharaan fluks cahaya pada tegangan 220 V didapatkan hasil 9,7 W , 851,17 lumen, dan 87,75 lumen /watt.
4. LHE spesifikasi 14 Watt, 810 lumen, dan 58 lumen/watt setelah pengujian penuaan dan
pemeliharaan fluks cahaya pada tegangan 220 V didapatkan hasil 12,5 W , 727,5 lumen, dan 58,2 lumen /watt.
5. Laju perubahan spesifikasi dari segi konsumsi daya, lumen yang terukur, dan efikasi pada
LHE lebih cepat dibandingkan lampu LED terhadap waktu.
KEPUSTAKAAN
Dugan Roger C, Surya Santoso, Wayne Beaty, Electrical Power Systems Quality, McGraw Hill, New York, 2004.
Sudibyo, Dr.Ir. Uno Bintang. 2011. Diktat Mata Kuliah Utilisasi Tenaga Listrik. Depok Buku “Perencanaan Efisiensi dan Elastisitas Energi 2012”. B2TE (Balai Besar Teknologi Energi) – BPPT
Paschal John M.PE. Step By Step Guide To Lighting. Overland Park : Primedia Intertec, 1998. P.129.
Frederick Bueche, David L. Wallach., 1994, Technical Physics 4th Ed, John Wiley &Sons, Inc.
