EVALUASI PENGGUNAAN LAMPU LED SEBAGAI
PENGGANTI LAMPU KONVENSIONAL
Suharijanto 1), Abdullah Iskandar 2), Agus Supriyadi 3)
11)
Dosen Fakultas Teknik Prodi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan
2)
Dosen Fakultas Teknik Prodi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan
3)
Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan
ABSTRAK
Dalam perkembangannya di bidang penerangan, LED kini mulai digunakan sebagai lampu penerangan baik untuk penerangan rumah maupun jalan. Di Indonesia sendiri penggunaan LED dalam penerangan masih jarang digunakan, ini karena harga dari lampu LED yang cukup mahal jika dibandingkan dengan lampu yang biasa digunakan. Pembuatan LED dilakukan berdasarkan kebutuhan tegangan yang umumnya digunakan oleh konsumen, yaitu pada tegangan 220 V. Maka susunan LED yang paling tepat adalah rangkaian seri, yaitu dengan 25 buah LED, LED ini sendiri disuplai oleh tegangan 220V yang sudah disearahkan sehingga sesuai dengan kebutuhan dari total LED yang dipasang. Sehingga tegangan keluaran dari suplai adalah tegangan searah, bukan lagi tegangan bolak – balik. Pada percobaan dilakukan pengujian beban daya yang dibutuhkan untuk mendapatkan data, dan efesiensi daya pada rumah tangga .
Kata Kunci : LED, efisiensi daya , Lampu konvensional LED adalah sejenis dioda semikonduktor
istimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Hyperlink,
Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction.
Berpijak pada hal inilah penulis tertarik melakukan studi mengenai LED. Dari hasil studi ini kemudian dituangkan kedalam bentuk laporan yang didalamnya berisi pengetahuan menyangkut masalah LED tersebut, dengan harapan laporan 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.
Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh penggunaan LED pada lampu penerangan dalam ruangan.
2.
Mengetahui konsumsi daya untukpenggunaan lampu LED.
KAJIAN TEORI
LED
Cahaya pada LED adalah energi
elektromagnetik yang dipancarkan dalam bagian spektrum yang dapat dilihat. Cahaya yang tampak merupakan hasil kombinasi panjang – panjang gelombang yang berbeda dari energi yang dapat terlihat, mata bereaksi melihat pada panjang – panjang gelombang energi elektromagnetik dalam daerah antara radiasi ultra violet dan infra merah. Cahaya terbentuk dari hasil pergerakan elektron pada sebuah atom.
Dimana pada sebuah atom, elektron bergerak pada suatu orbit yang mengelilingi sebuah inti atom. Elektron pada orbit yang berbeda memiliki jumlah energi yang berbeda. Elektron yang berpindah dari orbit dengan tingkat energi lebih tinggi ke orbit dengan tingkat energi lebih rendah perlu melepas energi yang dimilikinya. Energi yang dilepaskan ini merupakan bentuk dari foton sehingga menghasilkan cahaya. Semakin besar energi yang dilepaskan, semakin besar energi yang terkandung dalam foton.
Gambar 1. Perpindahan elektron pada sebuah LED
LED Sebagai Sumber Cahaya Masa Depan
Sumber cahaya dari waktu ke waktu semakin berkembang, mulai dari penemuan lampu pijar oleh Edison dan dalam waktu yang hampir bersamaan ditemukan juga lampu fluorescence (TL) dan merkuri. Saat ini ada beberapa jenis lampu yang digunakan manusia untuk berbagai keperluan, yaitu lampu pijar, TL, LED, Merkuri, Halogen, Sodium dan sebagainya. Namun masih ada kekurangan pada lampu generasi pertama sehingga lampu terus dikembangkan agar bisa menghasilkan cahaya yang terang, memberikan warna yang bagus, hemat energi, portable (mudah dibawa) dan lain sebagainya. Yang paling menarik dari beberapa jenis lampu adalah LED.
Lampu TL, dan LHE
Diantara berbagai jenis lampu, lampu neon termasuk kategori lampu hemat energi dan banyak dipakai di perumahan dan perindustrian. Lampu neon dapat berusia 10 ribu jam, sepuluh kali usia lampu pijar. Namun dampaknya bagi lingkungan, kedua jenis lampu ini cukup berbahaya. Lampu pijar sangat boros dalam efisiensi energi dan cahayanya tidak cukup terang, sehingga di negara-negara maju lampu ini sudah jarang dipakai lagi. Kandungan merkuri pada lampu neon pun tidak baik bagi kesehatan manusia maupun lingkungan. Tingkat efisiensi energi yang rendah membawa pengaruh bagi pemanasan global.
Gambar 2. Rangkaian lampu TL ( neon).
Adanya lampu neon kompak atau LHE yang tersedia saat ini membuka seluruh pasar bagi lampu neon. Lampu-lampu ini dirancang dengan bentuk yang lebih kecil yang dapat bersaing dengan lampu pijar dan uap merkuri dipasaran lampu dan memiliki bentuk bulat atau segi empat. Produk di pasaran tersedia dengan gir pengontrol yang sudah terpasang (GFG) atau terpisah (CFN).
Gambar 3. Lampu neon kompak atau LHE Perhitungan Beban
Setiap beban pasti memiliki daya, daya ini dihasilkan oleh beban pada saat terhubung dengan suplai, begitu pula dengan lampu. Lampu bisa menghasilkan cahaya karena dia mengkonsumsi daya dalam jumlah tertentu sesuai dengan standart dari masing – masing produsen lampu tersebut. Daya tersebut biasanya sudah dicantumkan pada setiap produk, tetapi daya ini juga bisa didapat dengan melalui pengukuran secara langsung pada masing - masing lampu. Daya sendiri ada 3 jenis, yaitu daya aktif, daya reaktif dan daya nyata.
1. Daya aktif
Daya aktif merupakan daya yang berupa daya kerja seperti daya mekanik, panas, cahaya, dan lainnya. Daya ini diperlukan supaya mesin dapat melakukan kerja real
sesuai kapasitas dayanya. Daya aktif dinyatakan dalam satuan watt (W).
2. Daya reaktif
Daya reaktif merupakan daya yang diperlukan oleh listrik yang bekerja dengan sistem elektromagnet. Daya ini dibutuhkan oleh mesin untuk mempertahankan medan magnetnya agar mesin dapat beroperasi dengan baik. Daya ini dinyatakan dalam satuan VAR.
3. Daya semu
Daya semu merupakan penjumlahan vektor dari daya aktif dan daya reaktif. Daya ini dinyatakan dalam satuan VA.
Maka daya listrik dapat digambarkan sebagai segitiga siku - siku, yang secara vektor adalah penjumlahan daya aktif dan reaktif dan sebagai resultannya adalah daya semua.
Efisiensi Daya
Efisiensi daya adalah merupakan perbandingan daya yang dapat dibangkitkan
oleh mesin penetas telur dengan energi input . Efisiensi yang digunakan adalah efisiensi sesaat pada pengambilan data (Februari 2, 2011 fisikanyaman2) pada 20 juni 2015.
METODOLOGI
Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu penelitian dilakukan di bulan juni 2015 sampai dengan bulan juli 2015. Pelaksanaan penelitian dilakukan di rumah peneliti. Yang beralamat di desa dukuhagung kecamatan Tikung Kabupaten Lamongan
Alat dan Bahan Penelitian
Berikut bahan - bahan yang digunakan dalam penelitian yaitu:
1. lampu LED 5watt sebanyak 5 biji 2. lampu LHE 8watt sebanyak 5 biji 3. Multitester
Perancangan Rangkaian Daya/ Suplai
Perancangan rangkaian daya/ suplai ini berfungsi untuk menyuplai daya ke rangkaian LED yang digunakan sesuai dengan banyaknya LED yang akan dipasang. Pada rangkaian ini berisi diodabridge, resistor dan kapasitor.
Gambar 4. Rangkaian suplai LED
Metode Pengujian
Metode yang dilakukan dalam pengujian dengan menganalisa tiap-tiap lampu. Penghitungan daya listrik yang dibutuhkan pada ruangan menggunakan lampu LED
Penghitungan dengan daya nyata
Daya nyata merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya. Line to netral / 1 fasaP = V x I x Cos Ø Line to line/ 3 fasaP = √3 x V x I x Cos Ø
Ket :
P = Daya Nyata (Watt)V = Tegangan (Volt)I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper)Cos T = Faktor Daya
Penghitungan dengan daya semu
Daya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar.
Line to netral/ 1 fasa S = V x I Line to line/ 3 fasa S = √3 x V x I
Ket :
S = Daya semu (VA) V = Tegangan (Volt)
I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper)
Penghitungan dengan daya Reaktif(Q)
Daya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif ini adalah hasil kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya.
Line to netral/ 1 fasa Q = V x I x Sin Ø Line to line/ 3 fasa Q = √3 x V x I x Sin Ø
Ket :
Q = Daya reaktif (VAR) V = Tegangan (Volt) I = Arus (Amper) Sin T = Faktor Daya
Dari penjelasan ketiga macam daya diatas tersebut, dikenal juga dengan Segitiga Daya. Dimana Pengertian umum dari Segitiga Daya adalah suatu hubungan antara daya nyata, daya semu, dan daya reaktif, yang dapat dilihat hubungannya pada gambar bentuk segitiga di bawah ini :
dimana :
P = S x Cos Ø (Watt) S = √(P2 + Q2) (VA) Q = S x Sin Ø (VAR)
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil
Berikut merupakan hasil dari penelitian, menganalisa lampu LED dan lampu LHE menggunakan Ampere Meter merk KYORITSU tipe KEW SNAP 2009R.
Pengujian Lampu LED dan LHE
Pada penelitian ini dilakukan pengujian lampu LED dan LHE pada ruangan pada malam hari.
Gambar 5 Pengujian lampu LED menggunakan ampere meter
Gambar 6. Pengujian lampu LHE menggunakan ampere meter
Tabel Pengujian Lampu LED dengan Lampu LHE
Tabel 4.1 Perbandingan lampu LED dan Lampu LHE pada ruangan.
Data Jenis Lampu
LED LHE P(Watt) 1 1 S(VA) 12 14 Q(VAR) 12 -3 V(Volt) -10 222,5 I(Ampere) 0,02 0,03 Cos 0,299 0,9 Keterangan :
LED = Lampu LED yang dibeli dipasaran dengan daya 5watt
LHE = Lampu LHE dibuat sebagai lampu pembanding lampu LED
PEMBAHASAN
Untuk dapat menentukan biaya besarnya energi listrrik yang harus dibayar, maka harus ditentukan pemakain energi listrik selama lampu menyala. Pemakaian energi listrik untuk lampu diatur melalui time switch yang mulai menyala pukul 16.00 dan mati pukul 22.00 kembali menyala pukul 05.00 dan mati kembali pukul 07.00, sehingga lampu beroperasi selama 9 jam. Energi yang terpakai adalah:
Untuk lampu LHE 8W W = Plampu x I x cosφ = 8 x 0,02 x 0,9 = 0,144W Q = V x I x sinφ = 220 x 0,02 x 0,6 = 2,64 VAR = 5,568 VA
Maka dalam satu hari energi yang dibutuhkan: N = S x 9 jam
= 5,568 x 9 jam
= 50.112 kVAh per hari N = (P x t)/cosφ
= (8 x 9)/ 0,9 = 80 kWh per hari
Sehingga dapat dihitung dalam satu bulan: N = 5,568 x 30 hari
= 167.04 kVAh per bulan N = 80 x 30 hari
= 2400 kWh per bulan
Tarif yang digunakan untuk lampu pada rumah menurut aturan Perusahaan Listrik Negara
adalah termasuk golongan R1 dengan harga Rp 833,-per kWh menggunakan biaya beban
juga energi minimum. Perhitungannya sebagai berikut:
R1 = 40 jam menyala x daya tersambung (kVA) x biaya pemakaian
= 40 x 1,3 kVA x Rp 833,- = Rp 43.316,-
Maka biaya bulanan yang harus dibayarkan adalah:
Biaya bulanan R1
= biaya beban + ((daya dipakai kVAh) x Rp 833,-)
= Rp 43.316 + (2400x Rp 833,-) = Rp 1999200
Untuk Lampu LED 5W W = Plampu x I x cosφ = 5 x 0,01 x 0,8 = 0,04 W Q = V x I x sinφ = 220 x 0,01 x 0,6 = 1,32 VAR = 1,32 VA
Maka dalam satu hari energi yang dibutuhkan: N = S x 9 jam
= 1,32 x 9 jam = 11,8 kVAh per hari N = (P x t)/cosφ = (5 x 9)/ 0,8
= 56,25 kWh per hari
Sehingga dapat dihitung dalam satu bulan: N = 11,8 x 30 hari
= 354 kVAh per bulan N = 56,25 x 30 hari
= 1.687,5 kWh per bulan
Setelah dilakukan penelitian ternyata pemakaian daya pada lampu LED selama 1bulan adalah 1.687,5 kWh per bulan , dan jika menggunakan LHE dengan tingkat daya yang sama didapatkan daya ukur . 2400 kWh per bulan.
PENUTUP Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan dapat ditarik simpulan sebagai berikut :
1. Didapatkan nilai daya listrik pada lampu pada ruangan sebagai berikut: Untuk lampu LED 5watt 1.687,5 kWh per bulan dan lampu LHE 8 watt 2.400 kWh per bulan 2. Konsumsi daya dapat diketahui dengan cara
mengukur daya lampu LED dan LHE selama 1 bulan menggunakan ampere meter merk KYORITSU
Saran
1. Untuk pemakain energi listrik yang lebih hemat dalam penggunaan lampu penerangan, maka pemakaian lampu hemat energi LED adalah yang terbaik.
2. Pemilihan jenis lampu LHE agar diperhatikan pada merk lampu dan tidak terpancing dengan iklan, karena perbedaan
teknologi masing-masing produsen yang berpengaruh pada intensitas penerangan.
3.
LED memiliki kualitas penerangan yangjauh lebih bagus dibanding lampu LHE akan tetapi harga sulit dijangkau.
PUSTAKA
[1] Adimas Ari Irawan dan Sunggono Asi, K. Amien S.1994. Teknik Komunikasi
Elektronika, Solo.CV. ANEKA.
[2] ALBERT PAUL MALVINO, PH,D., E.E. 2003. Prinsip – Prinsip Elektronika. Jakarta,
Salemba Teknika.
[3]Teknik Elektronika Teori Elektronika Pengertian Daya Listrik dan Rumus untuk Menghitungnya.http://teknikelektronika.com/p engertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja [4] Wahyu noersasongko. 1996. Koleksi Rangkaian
