EVALUASI PENGGUNAAN LAMPU LED SEBAGAI PENGGANTI

Jurnal Teknik Elektro
ISSN 2502-0986
EVALUASI PENGGUNAAN LAMPU LED SEBAGAI
PENGGANTI LAMPU KONVENSIONAL
1)
Abdullah Iskandar 1) , Agus Supriyadi 2)
Dosen Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan
2)
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.
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.
Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh penggunaan LED
pada lampu penerangan dalam ruangan.
2. Mengetahui konsumsi daya untuk
penggunaan lampu LED.
KAJIAN TEORI
LED
Cahaya pada LED adalah energi
elektromagnetik yang dipancarkan dalam
bagian spektrum yang dapat dilihat. Cahaya
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
16
Jurnal Teknik Elektro
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).
ISSN 2502-0986
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
17
Jurnal Teknik Elektro
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 dioda bridge, resistor dan
kapasitor.
ISSN 2502-0986
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
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
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
18
Jurnal Teknik Elektro
menggunakan
Ampere
Meter
KYORITSU tipe KEW SNAP 2009R.
ISSN 2502-0986
merk
Pengujian Lampu LED dan LHE
Pada penelitian ini dilakukan pengujian lampu
LED dan LHE pada ruangan pada malam hari.
Gambar
5 Pengujian lampu
menggunakan ampere meter
LED
Gambar 6. Pengujian lampu
menggunakan ampere meter
LHE
Tabel Pengujian Lampu LED dengan
Lampu LHE
Tabel 4.1 Perbandingan lampu LED dan
Lampu LHE pada ruangan.
Data
P(Watt)
S(VA)
Q(VAR)
V(Volt)
I(Ampere)
Cos
Jenis Lampu
LED
LHE
1
1
12
14
12
-3
-10
222,5
0,02
0,03
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
19
Jurnal Teknik Elektro
= 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
ISSN 2502-0986
Written By Tubagus Arifianto on Minggu, 23
Juni 2013 | 03.00
Tim Skripsi, 2015 Pedoman Penulisan Skripsi.
Fakultas Teknik Universitas Islam
Lamongan
Teknik
Elektronika
Teori
Elektronika Pengertian Daya Listrik
dan Rumus untuk Menghitungnya
http://teknikelektronika.com/pengertian-ledlight-emitting-diode-cara-kerja
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 yang
jauh lebih bagus dibanding lampu LHE
akan tetapi harga sulit dijangkau.
PUSTAKA
20