Lampu
TL
Lampu
fluorescent lebih dikenal sebagai lampu TL. Lampu penerangan jenis ini
lebih banyak dipakai karena daya yang dipakai relatif lebih kecil jika
dibandingkan dengan lampu bolam.Selain itu lampu TL juga lebih dingin daripada
lampu bolam dengan pemakain daya yang sama.
Penggunaan
lampu fluorescent, dan selanjutnya disebut lampu TL ini penggunaannya sudah
sangat luas dan sangat umum baik untuk penerangan rumah ataupun penerangan pada
industri-industri. Keuntungan dari lmapu TL ini, seperti yang telah
disebutkan di atas adalah menghasilkan cahaya output per watt daya yang
digunakan lebih tinggi daripada lampu bolam biasa (incandescent lamp).
Sebagai
contoh, sebuah penelitian menunjukkan bahwa 32 watt lampu TL akan mengjasilkan
cahaya sebesar 1700 lumens pada jarak 1 meter sedangkan 75 watt lampu bolam
biasa (lampu bolam dengan filamen tungsten) menghasilkan 1200 lumens. Atau
dengan kata lain perbandingan effisiensi lampu TL dan lampu bolam adalah 53 :
16. Efisiensi disini didefinisikan sebagai intensitas cahaya yang
dihasilkan dibagi dengan daya listrik yang digunakan.
Walaupun lampu TL
mempunyai keuntungan yang besar yaitu pada penghematan daya, lampu TL juga
mempunyai kerugian. Kerugian lampu TL adalah :
q Besarnya
biaya pembelian satu set lampu TL
q Tempat
yang digunakan oleh satu set lampu TL lebih besar.
Oleh
karena lampu TL standard measih mempunyai kelemahan seperti yang disebutkan di
atas maka dengan electronic ballast tempat yang digunakan oleh sebuah lampu TL
standar dapat diperkecil sehingga menyamai tempat yang digunakan oleh sebuah
lampu bolam. Selain itu dengan electronic ballast dapat mengatasi adanya
flicker yang disebabkan karena turunnya frekuensi tegangan supply.
Gambar 1
Blok Diagram Lampu TL Standar
Blok Diagram Lampu TL Standar
Operasi
lampu TL standar hanya membuthkan komponen yang sangat sedikit yaitu : Ballast
(berupa induktor), starter, dan sebuah kapasitor (pada umumnya tidak digunakan)
dan sebuah tabung lampu TL. Konstruksi ini dapat dilihat pada gambar 1.
Tabung
lampu TL ini diisi oleh semacam gas yang pada saat elektrodanya mendapat
tegangan tinggi gas ini akan terionisasi sehingga menyebabkan elektron-elektron
pada gas tersebut bergerak dan memendarkan lapisan fluorescent pada lapisan
tabung lampu TL.
Starter
merupakan komponen penting pada sistem lampu TL ini karena starter akan
menghasilkan suatu pulsa trigger agar ballast dapat menghasilkan spike tegangan
tinggi. Starter merupakan komponen bimetal yang dibangun di dalam sebuah
tabung vacuum yang biasanya diisi dengan gas neon.
Operasi Lampu TL Standar
Ketika
tegangan AC 220 volt di hubungkan ke satu set lampu TL maka tegangan
diujung-ujung starter sudah cukup utuk menyebabkan gas neon didalam tabung
starter untuk panas (terionisasi) sehingga menyebabkan starter yang kondisi
normalnya adalah normally open ini akan ‘closed’ sehingga gas neon
di dalamnya dingin (deionisasi) dan dalam kondisi starter ‘closed’
ini terdapat aliran arus yang memanaskan filamen tabung lampu TL sehingga gas
yang terdapat didalam tabung lampu TL ini terionisasi.
Pada
saat gas neon di dalam tabung starter sudah cukup dingin maka bimetal di dalam
tabung starter tersebut akan ‘open’ kembali sehingga ballast akan
menghasilkan spike tegangan tinggi yang akan menyebabkan terdapat lompatan
elektron dari kedua elektroda dan memendarkan lapisan fluorescent pada
tabunglampu TL tersebut..
Perstiwa
ini akan berulang ketika gas di dalam tabung lampu TL tidak terionisasi penuh
sehingga tidak terdapat cukup arus yang melewati filamen lampu neon
tersebut. Lampu neon akan tampak berkedip.
Selain
itu jika tegangang induksi dari ballast tidak cukup besar maka walaupun tabung
neon TL tersebut sudah terionisasi penuh tetap tidak akan menyebabkan lompatan
elektron dari salah satu elektroda tersebut.
Jika
proses ‘starting up’ yang pertama tidak berhasil maka tegangan
diujung-ujung starter akan cukup untuk menyebabkan gas neon di dalamnya
untuk terionisasi (panas) sehingga starter ‘closed’. Dan
seterusnya sampai lampu TL ini masuk pada kondisi steady state yaitu
pada saat impedansinya turun menjadi ratusan ohm .Impedansi dari tabung akan
turun dari dari ratusan megaohm menjadi ratusan ohm saja pada saat kondisi ‘steady
state’. Arus yang ditarik oleh lampu TL tergantung dari impedansi
trafo ballast seri dengan impedansi tabung lampu TL.
Selain
itu karena tidak ada sinkronisasi dengan tegangan input maka ada kemungkinan
pada saat starter berubah kondisi dari ‘closed’ ke ‘open’ terjadi
pada saat tegangan AC turun mendekati nol sehingga tegangan yang dihasilkan
oleh ballast tidak cukup untuk menyebabkan lompatan elektron pada tabung lampu
TL.
Electronic
Ballast
Pada
prinsipnya kontroller lampu TL (sering disebut sebagai ballast elektronic)
terdiri dari komponen yang memberikan arus dengan frekuensi tinggi di atas
18KHz.Frekuensi yang biasa dipakai adalah frekuensi 20KHz sampai 60KHz.
Aplikasi
ini mempunyai beberapa keuntungan yaitu :
q Meningkatkan
rasio perbandingan konversi daya listrik ke cahaya yang dihasilkan.
q Tidak
terdeteksinya kedipan oleh mata karena kedipannya terjadi pada frekuensi yang
sangat tinggi sehingga tidak dapat diikuti oleh kecepatan mata.
q Ballast
elektronik ringan.
Tetapi dari keuntungannya tersebut ditebus dengan kerumitan rangkaian jika dibandingkan dengan ballast konvensional. Pada elektronik ballast terdapat 3 macam tipe yang sering digunakan yaitu :
q Flyback
inverter
q Rangkaian
Current source Resonant
q Rangkaian
Voltage source resonant
Gambar 2
Blok Diagram Ballast Elektronik
Blok Diagram Ballast Elektronik
Flyback Inverter
Tipe ini tidak terlalu
populer karena adanya pendekatan transien tegangan tinggi sehingga berdampak
langsung dengan penggunaan tegangan rangkaian tegangan tinggi begitu pula
dengan penggunaan komponen-komponen transistor untuk tegangan tinggi.
Selain itu rangkaian
flyback akan menurunkan efisiensi transistor karena kerugian pada saat
switching . Kerugian yang utama yaitu flyback inverter akan menghasilkan
tegangan berbentuk kotak dan arus berbentuk segitiga. Tegangan dengan
bentuk gelombang seperti ini tidak cukup baik untuk lampu TL. Agar rangkaian
ini dapat menghasilkan sinyal berbentuk sinus maka perlu ditambahkan komponen
induktor dan kapasitor.
Gambar 3
Blok Diagram Flyback Inverter
Blok Diagram Flyback Inverter
Rangkaian
Current Source Resonant
Untuk rangkaian dengan
menggunakan teknik ini membutuhkan komponen tambahan induktor yang
dinamakan feed choke. Komponen ini juga harus menggunakan
transistor tegangan tinggi. Oleh karena itu rangkaian ballast elektronik
ini membutuhkan biaya yang lebih tinggi. Komponen transistor yang
digunakan harus mempunyai karakteristik tegangan breakdown (VBR harus
lebih besar dari 784 volt dan harus mampu mengalirkan arus kolektor sebesar 1
sampai 2A.
Gambar 4
Blok Diagram Rangkaian Current Source Resonant
Blok Diagram Rangkaian Current Source Resonant
Rangkaian
Voltage Source Resonant
Rangkaian ini paling
banyak dipakai oleh berbagai industri ballast elektronik saat ini.
Tegangan AC sebagai
tegangan supply disearahkan dengan mengggunakan bridge DR dan akan mengisi
kapasistor bank C1. C1 akan menjadi sumber tegangan DC untuk tabung lampu
TL. Kemudian sebuah input filter dibentuk untuk mencegah rangkaian dari
tegangan transien dari tegangan supply PLN dan melemahkan berbagai sumber noise
EMI (Electro Magnetic Interferrence) yang dihasilkan oleh frekuensi tinggi dari
tabung lampu TL. Filter input ini dibentuk dengan rangkaian induktor dan kapasitor.Blok
diagram rangkaian dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5
Blok Diagram Rangkaian Voltage Source Resonant
Blok Diagram Rangkaian Voltage Source Resonant
Input filter ini harus
mempunyai spesifikasi yang baik karena harus dapat mencegah interferensi
gelombang radio sehingga di Amerika input filter ini harus mempunyai sertifikat
FCC.
Frekuensi resonansi yang
dihasilkan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :
Pada
saat rangkaian dihidupkan maka tabung TL akan mempunyai impedansi yang sangat
besar sehingga C4 seakan-akan seri dengan L dan C3 sehingga didapatkan
persamaan di atas.
Resonansi
yang dihasilkan ini mempunyai tegangan yang cukup besar agar dapat mengionisasi
gas yang berada di dalam tabung lampu TL tersebut. Kondisi ini akan
menyebabkan kondisi strating yang tiba-tiba sehingga dapat memperpendek umur
dari filamen karena filamen belum mendapatkan pemanasan yang cukup untuk
mengemisikan elektron. Kondisi ini ditentukan oleh keadaan osilatornya.
Pada
saat starting up ini pula terdapat arus peak yang sangat besar, sebesar 4 kali
arus steady state. Oleh karena itu harus dipilih transistor yang mempunyai
karakterisktik arus kolektor sebesar 4 x arus steady yaitu sekitar
2.75A. Arus steady besarnya sekita 0.75A. Sehingga Q1 dan Q2 harus
mampu melewatkan arus sebesar 2.75A.
Ketika
tabung TL telah terionisasi dengan penuh maka impedansinya akan turun menjadi
ratusan ohm saja sehingga akan membuang muatan pada C4. Kondisi ini akan
menggeser frekuensi resonansi ke nilai yang ditentukan oleh C3 dan
L. Energi yang sedang digunakan tersebut sekarang lebih kecil begitu pula
dengan tegangan di antara elektroda-elektrodanya menjadi kecil
pula. Kondisi ini mengakhiri kondisi startup dari lampu TL ini.
Dibawah
ini merupakan contoh aplikasi untuk elektronik ballast dengan
menggunakantransistor power BUL45.
Gambar 6
Skematik Ballast Elektronik
Skematik Ballast Elektronik
Yang
perlu diperhatikan dalam pengontrollan pada ballast elektronik adalah parameter
dari transistor power yang digunakan yang mampu menggaransi terjadinya
keadaan steady state dari lampu TL tersebut.
Selama ini pemerintah kurang mensosialisasikan bahaya lampu TL atau yang sering kita sebut lampu “neon”. Masalahnya lampu hemat energi yang selama ini digalakkan oleh pemerintah tidak dibarengi oleh informasi penting mengenai bagaimana mengelola limbah lampu TL. Padahal setidaknya sekali dalam setahun kita mengganti lampu TL di rumah kita, apakah itu karena sudah rusak (akibat bocor) atau karena pecah (nah ini lebih berbahaya.....
Lampu TL mengandung sampai 5 miligram MERCURY (dalam bentuk uap atau bubuk).Uap raksa ini menkonversi energi listrik menjadi cahaya ultraviolet sehingga substansi fosfor pada tabung menjadi berpendar.
Selama ini pemerintah kurang mensosialisasikan bahaya lampu TL atau yang sering kita sebut lampu “neon”. Masalahnya lampu hemat energi yang selama ini digalakkan oleh pemerintah tidak dibarengi oleh informasi penting mengenai bagaimana mengelola limbah lampu TL. Padahal setidaknya sekali dalam setahun kita mengganti lampu TL di rumah kita, apakah itu karena sudah rusak (akibat bocor) atau karena pecah (nah ini lebih berbahaya.....
Lampu TL mengandung sampai 5 miligram MERCURY (dalam bentuk uap atau bubuk).Uap raksa ini menkonversi energi listrik menjadi cahaya ultraviolet sehingga substansi fosfor pada tabung menjadi berpendar.
Simbol Komponen
Resistor
|
Fungsi Komponen
Resistor
|
|
Resistor
|
Resistor berfungsi sebagai penghambat arus yang mengalir
dalam rangkaian listrik
|
|
Resistor
|
Simbol Komponen
Condensator
|
Fungsi Komponen
Condensator
|
|
Condensator Bipolar
|
Berfungsi untuk menyimpan arus listrik sementara waktu
|
|
Condensator Nonpolar
|
||
Condensator Bipolar
|
Electrolytic Condensator (ELCO)
|
|
Kapasitor berpolar
|
Electrolytic Condensator (ELCO)
|
|
Kapasitor Variable
|
Condensator yang nilai kapasitansinya dapat diatur
|
Simbol Komponen
Dioda
|
Fungsi Komponen
Dioda
|
|
Dioda
|
Berfungsi sebagai penyearah yang dapat mengalirkan arus
listrik satu arah (forward bias)
|
|
LED (Light Emitting Diode)
|
Akan menghasilkan cahaya ketika dialiri arus listrik DC
satu arah
|
Simbol Komponen
Transistor
|
Fungsi Komponen
Transistor
|
|
Transistor NPN
|
Arus listrik akan mengalir (EC) ketika basis (B) diberi
positif
|
|
Transistor PNP
|
Arus listrik akan mengalir (CE) ketika basis (B) diberi
negatif
|
Induktor (koil,
Solenoid)
|
Sebuah kumparan kawat
yang menciptakan medan magnet ketika arus melewatinya. Ini mungkin memiliki
inti besi di dalam kumparan. Hal ini dapat digunakan sebagai transduser mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik dengan menarik sesuatu
|
Kapasitor
|
||
Komponen
|
Simbol
|
Fungsi
|
Kapasitor
|
Sebuah kapasitoryang menyimpan muatan listrik.
Sebuah kapasitor digunakan dengan resistor dalam rangkaian waktu. Kapasitor
juga dapat digunakan sebagai filter, untuk memblokir arus DC dan meloloskan
arus AC.
|
|
Kapasitor (polarized)
|
Sebuah kapasitor yang menyimpan muatan listrik. Jenis ini
harus dihubungkan dengan cara yang benar. Kapasitor ini juga dapat
digunakan sebagai filter, untuk memblokir arus DC dan meloloskan arus AC
|
|
Variable Capasitor
|
Sebuah variabel kapasitor digunakan dalam tuner radio
listrik
|
|
Trimmer Capasitor
|
Jenis kapasitor variabel yang dioperasikan dengan
obeng kecil atau alat serupa. Digunakan saat sirkuit dibuat dan kemudian
ditinggalkan tanpa penyesuaian lebih lanjut.
|