ANALISIS UMUR LAMPU PIJAR TERHADAP PENGARUH POSISI PEMASANGAN Ahmad Rizal Sultan1)
Abstrak : Secara umum, tiap jenis lampu listrik memiliki umur sendiri. Namun karena berbagai faktor umur rata-rata belum tercapai lampu pijar tersebut sudah rusak (terjadi kerusakan dini). Terjadinya kerusakan dini pada lampu pijar dipengaruhi oleh faktor yang berbeda. Hasil penelitian menunjukkan umur rata-rata lampu pijar dipengaruhi oleh posisi pemasangan (antara ketiga posisi pemasangan mempunyai karakteristik yang berbeda). Selain itu Posisi merupakan posisi terbaik karena mempunyai koefisien variasi lebih kecil daripada posisi dan . Serta kemampuan menyala lampu pijar pada posisi lebih lama walaupun umur nyalanya sedikit lebih kecil dari pemasangan lampu pijar pada posisi .
Kata Kunci : Lampu Pijar, Umur Rata-rata, Posisi pemasangan pemilihan
PENDAHULUAN
lampu
listrik
untuk
Dibandingkan sumber energi
digunakan sebagai alat penerangan di
lain, energi listrik merupakan energi
suatu tempat atau ruangan tidak lagi
yang murah serta ramah lingkungan.
didasarkan dengan prinsip ”pokoknya
Dalam pemakaiannya, energi listrik
terang”,
tetapi
digunakan
dengan
pertimbangan-pertimbangan
dalam
berbagai
sektor
sudah
didasarkan
kehidupan. Mulai dari rumah tangga,
yang seharusnya dilakukan seperti
kantor, sekolah, industri dan lain-lain.
pertimbangan
Demikian
pertimbangan
pula
dengan
makin
segi segi
keindahan, hemat
bertambahnya tingkat kehidupan serta
listrik,
untuk mempermudah kegiatan sehari-
penerangan dan pertimbangan lain.
hari maka alat-alat dengan sumber
pertimbangan
tenaga
Secara
umum
tingkat
setiap
jenis
tenaga listrik makin dibutuhkan oleh
lampu listrik mempunyai umur rata-
masyarakat.
demikian
rata, yaitu umur lampu (jam nyala)
kebutuhan tenaga listrik akan makin
sampai lampu tersebut tidak lagi
bertambah.
menghasilkan
Dengan
Penggunaan lampu listrik di masyarakat
ini
/
rusak.
Contohnya lampu pijar 1000 jam,
sudah
lampu halogen 2000 jam serta lampu
sangat berkembang. Artinya bahwa
fluorescent (TL) 7000-10.000 jam.
1)
akhir-akhir
cahaya
adalah dosen Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang, Jl. Perintis Kemerdekaan Km.10, Tamalanrea Makassar 90245
14
A R Sultan,Analisis Umur Lampu Pijar Terhadap Pengaruh Posisi Pemasangan
15
Namun karena berbagai faktor umur
pemasangan lampu pijar terhadap
rata-rata belum tercapai lampu listrik
umur rata-ratanya.
tersebut sudah rusak (terjadi kerusakan dini).
Terjadinya
kerusakan
dini
Berdasarkan uraian di atas, maka penelitian ini dapat dirumuskan
dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu
beberapa
fluktuasi
terjadinya
pengaruh posisi pemasangan lampu
pemanasan lebih, frekuensi switching
pijar terhadap umur rata-ratanya serta
(lampu sering di-on dan di-off kan)
bagaimana posisi pemasangan lampu
serta kerusakan pada instalasi seperti
pijar yang ekonomis dari segi estetika
pin atau kawat dapat rusak jika
dan
dipasang
tegangan,
dengan
pemasangan
tidak
hal,
segi
yaitu
bagaimana
teknik.
paksa,
Jika
eksperimental
tepat,
akan
mengidentifikasi
Penelitian ini
bertujuan
pengaruh posisi
mengakibatkan terjadinya percikan api
pemasangan lampu pijar terhadap
dan
dan
umur rata-ratanya serta menentukan
pegangannya, sentuhan tangan yang
posisi pemasangan lampu pijar yang
berminyak pada bola lampu dapat
ekonomis dari segi estetika dan segi
menimbulkan
teknik.
kerusakan
pada
bercak
lampu
panas
dan
memecahkan kaca
JENIS LAMPU
Selain faktor di atas, dalam
Dalam
sistem
penerangan
beberapa literatur dinyatakan bahwa
buatan ada dua jenis lampu yang
umur rata-rata lampu pijar dipengaruhi
dikenal secara umum, yaitu lampu
oleh
pijar
posisi
pemasangan.
Namun
dan
lampu
tabung
gas.
pernyataan ini tidak diberi penjelasan
Berdasarkan prinsip kerjanya, lampu
lebih lanjut tentang model /posisi
listrik terdiri dari dua bagian yaitu
pemasangannya.
Berdasarkan
hal
lampu pijar (Incandescent Lamp ) dan
tersebut,
melihat
pengaruh
lampu tabung gas (Discharge Lamp).
untuk
pemasangan terhadap umur rata-rata
Lampu
lampu pijar, melalui penelitian /
Service), lampu reflektor dan lampu
eksperimen ini diharapkan diperoleh
halogen merupakan kelompok lampu
data-data yang akurat berbagai variasi
pijar berdasarkan prinsip kerjanya. Demikian
GLS
juga
(General
lampu
Lighting
fluorescent
16
ELEKTRIKA NO. I/TAHUN 13/MEI 2016
(lampu TL), lampu merkuri, lampu
filamen tetapi berdasarkan prinsip
sodium tekanan rendah (SOX), lampu
pelepasan
sodium
discharge).
tekanan
tinggi
(SON)
elektron
(electron
merupakan contoh lampu tabung gas.
Prinsip Kerja Lampu Pijar
Lampu pijar menghasilkan cahaya
Lampu pijar sebenarnya memiliki
akibat memijarnya filamen sedangkan
susunan
lampu
tampak pada gambar di bawah ini.
tabung
gas
mengeluarkan
yang
sederhana,
seperti
cahaya tidak atas prinsip memijarnya
Gambar 1.Konstruksi Lampu Pijar
Pada bagian dasarnya terdapat dua
tipis yang disebut filamen. Filamen
buah
ini terletak di tengah-tengah bohlam
kontak
logam,
yang
dihubungkan ke terminal-terminal
lampu
yang
ditegakkan
dengan
sumber listrik. Kontak logam ini
menggunakan
semacam
batang
dihubungkan dengan dua kawat tipis,
penyangga yang terbuat dari kaca.
yang selanjutnya menjadi tempat
Kawat tipis dan filamen lampu ini
untuk mengikatkan sebuah logam
ditempatkan dalam sebuah wadah
A R Sultan,Analisis Umur Lampu Pijar Terhadap Pengaruh Posisi Pemasangan
17
tabung kaca yang diisi dengan gas
maka elektron akan
yang bersifat inert misalnya argon.
energi dalam bentuk foton. Atom-
Saat dihubungkan dengan
atom sebuah logam umumnya akan
sumber tegangan, arus listrik akan
melepaskan foton cahaya inframerah,
mengalir dari titik persambungan
yang tidak terlihat secara kasat mata.
satu ke titik persambungan lain
Tetapi apabila atomnya dipanaskan
melalui kawat dan filamen. Pada
hingga temperatur tertentu (sekitar
sebuah konduktor padat, arus listrik
2.200 derajat Celcius seperti yang
ini
terjadi pada filamen lampu pijar),
ditimbulkan oleh pergerakan
elektron-elektron
bebas
(yaitu
maka
foton
melepaskan
cahaya
yang
elektron-elektron yang tidak terikat
dipancarkannya akan berupa foton
kuat dengan atomnya) dari daerah
cahaya tampak.
yang bermuatan positif ke daerah yang bermuatan negatif.
Filamen dalam sebuah lampu
Ketika
pijar terbuat dari logam tungsten
bergerak
yang cukup panjang tetapi sangat
melalui filamen, elektron-elektron ini
tipis. Untuk sebuah lampu pijar 60
akan menabrak atom-atom penyusun
watt, panjang filamen tungstennya
filamen. Tiap tumbukan yang terjadi
sekitar 2 meter dengan ketebalan
saat elektron menabrak atom akan
seperseratusan inci. Tungsten ini
menimbulkan
energi.
digulung
menyebabkan
atom-atom
elektron-elektron
ini
Energi
ini
menjadi
sebuah
koil.
filamen
Selanjutnya koil ini digulung lagi
bergetar. Akibat getaran ini, maka
membentuk koil yang lebih besar
atom-atom filamen akan menjadi
sehingga
panas. Semakin tipis filamennya
Dengan cara ini, filamen
akan
panas.
panjangnya kurang lebih 2 meter
akan
dapat dimasukkan ke dalam wadah
menyebabkan elektron yang terikat
bohlam yang sempit. Pada lampu
pada atom filamen terdorong untuk
pijar 60 watt panjang koil ini lebih
melompat ke tingkat energi yang
kecil
semakin
mudah
Energi
lebih
tinggi.
Saat
panas
elektron
terbentuk
dari
koil
satu
ganda. yang
inci.
ini
Seperti diketahui, sebuah
kembali ke kedudukan awalnya,
logam harus dipanaskan hingga pada
18
ELEKTRIKA NO. I/TAHUN 13/MEI 2016
temperatur yang sangat tinggi agar
evaporasi
atom
tungsten.
dapat memancarkan foton cahaya
temperatur
tampak. Pada temperatur yang sangat
getaran atom-atom tungsten cukup
tinggi ini, hampir semua logam akan
kuat sehingga dapat menyebabkan
meleleh. Hal ini terjadi karena
beberapa
getaran dalam atom-atom logam
ikatan antar atom-atomnya. Atom
akan merusak struktur ikatan padat
yang terlepas ini akan melayang-
antara atom-atom logam sehingga
layang di udara. Pada keadaan
logam mencair. Pemakaian tungsten
vakum, atom tungsten yang terlepas
sebagai bahan filamen lampu pijar
akan
tak lain karena tungsten memiliki
berkumpul mengendap di dasar kaca
temperatur titik leleh yang luar biasa
lampu.
tingginya.
tungsten yang mengalami evaporasi
yang
sangat
atomnya
terlontar
Semakin
tinggi,
terlepas
ke
Pada
bawah
banyak
dari
dan
atom
Walaupun demikian tetap
maka filamen tungsten akan menjadi
ada masalah mengenai pemakaian
rusak. Di sisi lain endapan atom
tungsten
mencapai
tungsten
di
temperatur yang sangat tinggi dan
semakin
banyak
kondisi tertentu terpenuhi, logam
menjadi
hitam.
tungsten akan menimbulkan percikan
mengurangi umur rata-rata lampu
bunga-bunga
pijar. Oleh karena itu, wadah kaca
ini.
api.
menimbulkan bereaksi
Saat
Ini
berpotensi
kebakaran
dengan
lampu
pijar
lampu
akan
sehingga
akan
Hal
ini
sesungguhnya
tentu
tidak
Oleh
vakum tetapi diisi dengan gas yang
karena itu, untuk menghindari hal
bersifat inert seperti gas argon.
yang tidak diinginkan ini, maka
Dengan adanya gas ini, maka pada
filamen lampu pijar diletakkan dalam
saat
sebuah
evaporasi,
wadah
oksigen.
jika
dasar
kaca
yang
divakumkan.
tungsten atom
mengalami
tersebut
akan
bertumbukan dengan atom argon
Pemvakuman sebenarnya
atom
punya
efek
ini buruk
sehingga terpental kembali ke arah filamen
dan
bergabung
kembali
terhadap umur rata-rata lampu. Hal
membentuk struktur padat seperti
ini
semula. Karena gas yang bersifat
ditimbulkan
oleh
peristiwa
A R Sultan,Analisis Umur Lampu Pijar Terhadap Pengaruh Posisi Pemasangan
19
inert ini tidak dapat bereaksi dengan
halogen mempunyai umur yang lebih
unsur-unsur lainnya, maka tetap
pendek daripada jenis lampu listrik
tidak
yang bekerja berdasarkan pelepasan
ada
kemungkinan
terjadi
kebakaran.
elektron (discharge lamp) seperti
Penyebab Kerusakan Dini Lampu
lampu fluoresen, lampu merkuri,
Pijar
lampu sodium dll. Perbandingan Lampu listrik yang bekerja
berdasarkan pemijaran (incandescent
umur rata-rata beberapa jenis lampu dapat dilihat pada tabel 1.
lamp) seperti lampu pijar dan lampu
Tabel 1. Perbandingan umur rata-rata jenis lampu listrik Jenis Lampu Lampu Pijar Lampu reflektor pressed glass Lampu Halogen Lampu Fluoresent Lampu Merkuri Blended Lampu Merkuri Fluoresen Lampu Merkuri Halide Lampu Sodium Tekanan Rendah Lampu Sodium Tekanan Tinggi Walaupun umur rata-rata lampu pijar
Umur Rata-Rata (jam) 1.000 2.000 2.000 7.000 – 10.000 4.000 – 6.000 12.000 – 24.000 6.000 – 10.000 10.000 – 14.000 12.000 – 24.0000 lampu lain, walaupun
sangat pendek, namun penggunaan di
operasinya
masyrakat masih cukup besar. Hal
harga / biaya operasi beberapa jenis
ini
lampu dapat dilihat pada tabel 2.
dikarenakan
harganya
yang
tinggi.
biaya
Perbandingan
murah dibandingkan dengan jenis Tabel 2. Perbandingan harga & biaya operasi tiap jenis lampu listrik Jenis Lampu Lampu Pijar Lampu Halogen Lampu Fluoresent Lampu Merkuri Blended Lampu Merkuri Fluoresen Lampu Merkuri Halide Lampu Sodium Tekanan Rendah Lampu Sodium Tekanan Tinggi
Harga sangat rendah rendah rendah rendah sedang tinggi sedang tinggi
Biaya Operasi Tinggi tinggi rendah rendah sedang sangat rendah sangat rendah sangat rendah
20
ELEKTRIKA NO. I/TAHUN 13/MEI 2016
Secara lampu
umum,
memiliki
tiap
umur
jenis
rata-rata
METODE PENELITIAN Untuk
mencapai
tujuan
yang
(seperti tabel 1). Namun karena
diinginkan, maka tahapan penelitian
berbagai faktor umur rata-rata belum
ini dibagi atas beberapa tahap, yaitu :
tercapai lampu listrik tersebut sudah
Tahap Persiapan
rusak
dini).
Pada tahap ini, semua peralatan
Terjadinya kerusakan dini pada tiap
pengaman, alat ukur serta lampu
jenis lampu listrik dipengangaruhi
pijar dirangkai.
oleh faktor yang berbeda. Pada
Tahap Pengujian
lampu pijar, hal ini dipengaruhi oleh
Melakukan pengamatan pada alat
beberapa
fluktuasi
ukur mulai saat lampu dinyalakan,
pemanasan
sampai lampu putus (umur rata-rata
lebih, frekuensi switching (lampu
lampu pijar 1000 jam nyala, dengan
sering di-on dan di-off kan) serta
demikian
kerusakan pada instalasi seperti pin
dilakukan kurang lebih 40 hari)..
atau kawat dapat rusak jika dipasang
Posisi lampu pijar yang dijadikan
dengan paksa, Jika pemasangan tidak
sampel yaitu posisi
(
tepat, akan mengakibatkan terjadinya
acuan pemasangan horizontal =
,
percikan api dan kerusakan pada
pemasangan lampu secara vertikal
lampu dan pegangannya, sentuhan
=
tangan yang berminyak pada bola
diharapkan
lampu dapat menimbulkan bercak
lampu pijar mewakili semua model
panas dan memecahkan kaca serta
pemasangan
karena
Langkah-langkah pengujian ini dapat
(terjadi
faktor
tegangan,
berbeda.
kerusakan
yaitu
terjadinya
posisi
pemasangan
yang
pengamatan
dapat
). Dengan posisi tersebut model
oleh
pemasangan
masyarakat.
dilihat pada diagram alir sebagai berikut :
A R Sultan,Analisis Umur Lampu Pijar Terhadap Pengaruh Posisi Pemasangan
21
Mulai
Perancangan Instalasi Pengujian (Posisi 0, 90 & 270)
Alirkan Arus Pada Tiap Lampu
Lampu Putus
Catat Waktu Putusnya Lampu
Selesai
Gambar 2. Skema Pelaksanaan Pengamatan
dapat mewakili posisi pemasangan
Tahap analisis hasil Pengujian Melakukan
analisis
data
hasil
tersebut.
eksperimen
umur
lampu
pijar
HASIL DAN PEMBAHASAN
terhadap
beberapa
variasi
Penelitian ini dilakukan di
pemasangan lampu. Analisis data
Ruang Bengkel Listrik PS Teknik
dilakukan dengan metode statistik.
Listrik
Tiap jenis pemasangan lampu pijar,
Pandang. Kegiatan penelitian ini
sebagai sampel dilakukan pada 7
memanfaatkan waktu selama kurang
buah lampu pijar, dengan harapan
lebih enam bulan.
Politeknik
Negeri
Ujung
Jenis sampel
22
ELEKTRIKA NO. I/TAHUN 13/MEI 2016
lampu pijar yang digunakan yaitu
posisi
pemasangan
lampu
pijar
lampu pijar 5 W, 220 V. Adapun
terhadap umur rata-ratanya dapat
hasil pengamatan terhadap berbagai
dilihat pada tabel 3 di bawah ini
Tabel 3. Hasil Pengamatan No
Lampu
Waktu sampai lampu padam (jam nyala)
Posisi Pemasangan Lampu Pijar ( 0 derajat) 1
Lampu 1
880
2
Lampu 2
1180
3
Lampu 3
1200
4
Lampu 4
1180
5
Lampu 5
978
6
Lampu 6
902
7
Lampu 7
1011
Posisi Pemasangan Lampu Pijar ( 90 derajat) 1
Lampu 1
477
2
Lampu 2
500
3
Lampu 3
820
4
Lampu 4
770
5
Lampu 5
879
6
Lampu 6
902
7
Lampu 7
910
Posisi Pemasangan Lampu Pijar ( 270 derajat) 1
Lampu 1
980
2
Lampu 2
1132
3
Lampu 3
899
4
Lampu 4
1055
6
Lampu 5
1180
6
Lampu 6
978
7
Lampu 7
1019
A R Sultan,Analisis Umur Lampu Pijar Terhadap Pengaruh Posisi Pemasangan
Lampu
Pijar
Pada
23
sampel umur lampu pijar hanya 97
Posisi
Pemasangan
jam nyala, namun data tersebut tidak
Berdasarkan hasil pengamatan, umur
digunakan. Secara grafik umur rata-
rata-rata lampu pijar dengan posisi
rata lampu pijar pada pemasangan
pemasangan
posisi
bervariasi antara 880
dibawah ini :
jam nyala sampai dengan 1200 jam nyala.
Walaupun
pada
dapat dilihat pada gambar
beberapa
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1
2
3
4
5
6
7
Gambar 3. Grafik Umur Rata-rata Lampu Pijar Pada Pemasangan
Lampu
Pijar
Pada
Posisi
Walaupn
pada
beberapa
sampel
umur lampu pijar hanya 121 jam
Pemasangan hasil
nyala, namun data tersebut tidak
pengamatan, umur rata-rata lampu
digunakan. Secara grafik umur rata-
pijar dengan posisi pemasangan
rata lampu pijar pada pemasangan
bervariasi antara 500 jam nyala
posisi
sampai dengan 910 jam nyala.
dibawah ini :
Selain
itu,
berdasarkan
dapat dilihat pada gambar
24
ELEKTRIKA NO. I/TAHUN 13/MEI 2016
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1
2
3
4
5
6
7
Gambar 4. Grafik Umur Rata-rata Lampu Pijar Pada Pemasangan Lampu
Pijar
Pada
nyala.
Posisi
Walaupun
pada
beberapa
sampel umur lampu pijar hanya 154
Pemasangan hasil
jam nyala, namun data tersebut tidak
pengamatan, umur rata-rata lampu
digunakan. Secara grafik umur rata-
pijar
rata lampu pijar pada pemasangan
Selain
itu,
dengan
berdasarkan
posisi
pemasangan
posisi
bervariasi antara 899 jam
dapat
dilihat
gambar dibawah ini :
nyala sampai dengan 1132 jam 1400 1200
1000 800 600 400 200 0 1
2
3
4
5
6
7
Gambar 5. Grafik Umur Rata-rata Lampu Pijar Pada Pemasangan
pada
A R Sultan,Analisis Umur Lampu Pijar Terhadap Pengaruh Posisi Pemasangan
25
Analisis Data Hasil Pengamatan
tunggal, hasil perhitungan dapat
Dengan
menggunakan
dilihat pada tabel berikut ini :
Varians
(Anova)
Analisis
untuk
faktor
Tabel 4. Hasil analisis data dengan Anova Posisi
Jumlah Data
Jumlah
Rata-Rata
Varians
0 derajat
7
7342
1048,857
18843,81
90 derajat
7
5258
751,1429
34610,81
270 derajat
7
7243
1034,714
9309,905
Sumber Variasi
SS
df
MS
F
P-Value
Antara grup
394908,7 2
197454,3 9,437863
Di dalam grup
37657,1
20921,51
Total
771495,8 20
18
F crit
0,001573 3,554557
Tahapan-tahapan dalam analisis hasil
jumlah data – jumlah kolom = 21-3
pengamatan, yaitu
= 18
1. Membuat
Hipotesisi
Nol
dan
Hipotesis Alternatif (H0 & H1)
F tabel = 3,554557 ; F hitung = 9,437863
H0 (Artinya umur rata-rata lampu pijar tidak berbeda
3. Tahap analisis Kriteria : 1. Tolak H0 jika F hitung > F
(Artinya umur rata-rata lampu pijar berbeda) 2. Menentukan F tabel & F hitung = 5 % = 0,05
tabel 2. Terima H0 jika F hitung < F tabel 3. Tolak H0 jika P value < 4. Terima H0 jika P value >
df numerator (antara grup) = jumlah kolom – 1 = 2 df denumerator (di dalam grup) =
Berdasarkan hasil analisis dengan
26
ELEKTRIKA NO. I/TAHUN 13/MEI 2016
metode Anova, diketahui bahwa H0
posisi
ditolak. Hal ini berarti antara ketiga
walaupun umur nyalanya sedikit
posisi pemasangan lampu pijar (
lebih kecil dari pemasangan lampu
posisi 0 derajat, 90 derajat & 270
pijar pada posisi 0 derajat.
derajat)
mempunyai
derajat
lebih
lama
karakteristik
yang berbeda. Untuk
270
KESIMPULAN & SARAN
menentukan
posisi
Berdasarkan hasil pengamatan dan
pemasangan yang paling baik, maka
analisis data terlihat bahwa umur
dapat
rata-rata lampu pijar dipengaruhi
digunakan
persamaan
Koefisien Variasi (KV)
1.
:
SD x100% X
oleh
posisi
ketiga
pemasangan
posisi
pemasangan mempunyai
Posisi pemasangan 0 derajat: KV1
137.273 x100% 13.087% 1048.857
(antara
karakteristik yang berbeda. Selain itu Posisi 270 derajat merupakan posisi terbaik karena mempunyai koefisien
2.
Posisi pemasangan 90 derajat: KV2
186.039 x100% 24.767% 751.1429
variasi lebih kecil daripada posisi 0 derajat
dan
90
derajat.
Serta
kemampuan menyala lampu pijar pada posisi 270 derajat lebih lama
3. Posisi Pemasangan 270 derajat: 96.488 KV3 x100% 9.325% 1034.714
walaupun umur nyalanya sedikit lebih kecil dari pemasangan lampu pijar pada posisi 0 derajat.
DAFTAR PUSTAKA Berdasarkan perhitungan koefisien variasi, Posisi 270 derajat merupakan posisi terbaik karena mempunyai koefisien variasi lebih kecil daripada posisi yang lain. Dengan kata lain kemampuan menyala lampu pada
Fink, Beaty,”Standar Handbook for Electrical Engineer”, McGraw-Hill General Electric, “Buku Petunjuk GE Lighting”.
A R Sultan,Analisis Umur Lampu Pijar Terhadap Pengaruh Posisi Pemasangan
Panjaitan, R. 1989. “ Lampu listrik dan
penggunaannya”
Bandung:
Tarsito Sugandi .Imam, dkk .2001,”Panduan Instalasi Listrik Untuk Rumah Berdasarkan
PUIL
2000”,Jakarta,YUPTL Thompson, F.G.1992. “ Electrical Installation Technology”,
and
Workshop Longman
Scientific & Technical
27
