88

IV. E V A L U A S I

4 .1. EVALUASI DATA LAMPU FLUORECEHSI KONVENSIONAL

4.1.1. Penyalaan

Masalan utama dalam mengoperasikan lampu TL adalati

bagaimana menciptakan tegangan penyalaan yang dapat

menimbulkan ionisasi dalam tabung pelepas muatan. Selan-

jutnya adalati bagaimana mengalitikan tegangan ja la-ja la ke

tegangan busur lampu, sesuai dengan karakterist ik negatif

lampu. Masalah kedua ini akan dibicarakan kemudian dalam

s t a b i l i s a s i .

Besarnya tegangan penyalaan lampu TL sangat dipenga-

ru n i oleh tekanan gas dalam tabung dan panjang da r i

tabung. Penyalaan akan sulit terjad i pada tabung panjang,

dibanding dengan tabung pendek pada tekanan gas yang

sama. Hal in i sesuai dengan kurva Pascnen, yang menggam-

barkan hubungan antara tegangan penyalaan dan perkalian

tekanan dengan jarak pd. Berikut ini adalan. gambar kurva

paschen . Pada lampu TL tekanan gas dalam tabung adalah.

konstant, oleln karena itu tegangan penyalaan lebin tinggi

pada lampu yang panjang da r i pada lampu yang pendek,

sebagai contoh :

89

G a m b a r 4-i

K u r v a Pasctien

pada lampu ,TL 10 Watt dengan panjang tabung 32 cm u n t u K

menyala c u K u p m e m b u t u l i K a n pulsa impuls setinggi i 400

Volt, sedang pada lampu TL 4-0 Watt dengan panjang tabung

120 cm u n t u K menyala m e m b u t u h k a n pulsa impuls setinggi i

800 Volt. PendeteKsian besar tegangan p e n y a l a a n p a d a

lam pu T L dari p e r c obaan ternyata sulit dilaKukan secara

tepat, k a r e n a pulsa impuls hasil dari m e m b u k a n y a bimetal

dari glow switch sangat singkat sekali. P e n d e t e k s i a n

h a n y a d a p a t d i l a k u k a n lewat osciloscop.

Tegangan penyalaan juga dipengarutii oleh besar arus yang

m e m a n a s k a n elektrode, m a k i n besar arus yang lewat berarti

elektrode lebin panas, seliingga emisi elektron lebih

cepat terjadi d e n g a n d e m i k i a n tegangan penyalan a k a n

lebin rendah. Penyalaan p a d a l a m p u TL, terjadi d e n g a n

b a n t u a n stater switch yang a k a n m e n i m b u l k a n pulsa tinggi

oleh a d a n y a choke.

4 .1.2. Karakteristik A r u s Tegangan

Dari nasil percobaan yang dilakuKan tertiadap empat

tiuah l a m p u fluorecensi. Terlihat benar b a h w a karakteris-

tik a r u s t e g a n g a n dari l a m p u fluorecensi, m e m p u n y a i

karakte ristik a r u s tegangan negatif, y a n g bearti bila

a ru s l a m p u n a i k m a k a tegangan kerja dari l a m p u a k a n

turun, d a n sebaliknya bila arus lampu t u r u n m a k a tegangan

kerja dari lampu a k a n naik.

U n t u k mengerti hal ini, lihat g a m b a r 4-2 d i b a w a H ini yang

m e n u n j u k k a n n u b u n g a n antara tegangan d a n arus yang melalui

pelepasan m u a t a n gas bila arus rata secara perlahan-lahan

dinaikkan dari n a r g a yang rendali.

90

G a m b a r 4-2 (if)

Karakteristik Statik Volt - A m p e r e Dari Gas Discharge

Daeraii arc discharge m e m p u n y a i karakteristik dengan slope

negatif, dalam d a e r a h inilah lampu fluorecensi dioperasi-

kan. Karakteristik tegangan efektif - a r u s efektif dari

l a m p u fluorecensi y a n g d i o p e r a s i k a n p a d a suplai A C

ditu nj ukkan dalam g a m b a r 4-3 berikut

91

Gambar 4-3 (?)

K a r a k t e r i s t i k tegangan dan arus efektif dari lampu.

D im an a hal ini sesuai dengan hasil p e r c o b a a n yang telali

dilakukan. Hasalali kenap a lampu fluorecensi dioperasikan

dalam d aerah arc discharge selain ditinjau dari kemudahan

start, y a i t u tegangan penyalaan yang lebih r e n d a h dikare-

nakan elektrode dipanaskan daliulu, juga ditinjau dari

segi stabilisasi dari sistim yang aKan dibicarakan

kemudian. K a r a k t e r i s t i k arus - tegangan yang ditunjukkan

bai k p a d a gambar 4-2 daerab arc discharge, m a u p u n dalam

gambar 4-3 adalab tidak linier dan mempunyai slope nega-

tif, ini dikarenakan tabanan efektif dari discharge,

b e r u b a h dengan arus dan kepadatan plasma. Seperti

dijelaskan dibagian depan bahwa daerah besar yang seragam

dari discharge diantara elektrode adalah daerah k o l o m

positif, d imana daerah ini terdiri dari campuran dari

ato m- at om gas yang tereksitasi, ion-ion dan elektron yang

semuanya D e r g e r a k random. KebanyaRan dari elektron adalah

hasil dari proses ionisasi , dan seluruh. daeraJi k o l o m

positif eleKtron-elektron dan ion-ion ada dal am jumlali

yang sama. K e s amaan ini diseDabkan oleli gaya tarik elek-

trostatik dari ion-ion dan elektron-elektron masing-

masing, seliingga praktis seluriih daerali k o l o m positif

tidak ada jarak antar muatan. Daerali netral ini disebut

Plasma. K e p a d a t a n elektron pada setiap titik, sama dengan

k e p a dat an ion, dan disebut juga K e p a d a t a n Plasma.

Konduktivitas .listrik dari discharge sebanding dengan

k e p a dat an elektron atau kepadatan plasma, yang naik

dengan n a iknya arus discharge. Jadi bila arus discharge

naik, I naik, m a k a konduktivitas a Juga naik dan resisti-

vitas j' turun.

1f = ... ............ (^-1)

a

dan tahanan R Juga turun, karena

LR : f ... ............. (4-2)

A

dimana u n t u k lampu : L dan A konstant.

Sehingga berdas a r k a n h u k u m O h m bila I naik, R turun, maka

berdas a rkan rumus berikut.

VR = .............................. (4-3)

I

V juga turun, penurunan ini tidaklah linier seperti sifat

resistif biasa, k a re na karakteristik listrik dari

discharge sangatlah k o mplek dan tergantung p a d a unsur

dari discharge dan kondisi operasi. O l e h k a r e n a itu

92

93

pengg u naan h u k u m O h m diatas nanya u ntuk mempermudali gam-

baran saja.

Selain itu akibat dari k e tidak linieran karakteris-

tik arus - tegangan itu, menghasilkan distorsi pada

gelombang t e g angan dan arus lampu. P e n g o p e r a s i a n dengan

gelombang sinus akan memberikan b entuk gelombang lampu

yang mendekati square, seperti ditunjukkan oleh foto

berikut :

Gambar 4-4

B e n t u k Gelombang Tegangan Lampu D e ngan Suplai AC

Karena b e n t u k gelombang yang distorsi ini, disain dan

p erhi t ungan dari rangkaian lampu sangat komplek, dan

analisa dengan rangkaian sederhana tidak dapat digunakan,

k aren a alasan ini untuk mendisain rangkaian lampu sebagian

secara teoritis dan sebagian Secara empiris.

. i. 3. Stabilisasi

UntuK m e n j a m i n operasi yang stabil dari tegangan

suplai konstant, K a r a kt eristik negatif dari lampu harus

diimbangi oleti elemen rangkaian atau k o m ponen yang mem-

punyai k a r a k t e r i s t i k positif. Elemen ini disebut S t a b i l i ­

ser atau Ballast. Unt uk alasan ini Ian m e n g a p a lampu dio-

perasikan dal am daeran arc discharge seperti yang dibi-

carakan dal am b agian IV. 1. 2 dimuka. K arena dal am daerah

arc discharge lampu mempunyai k a r akteristik negatif,

sehingga m e m p e r m u d a h proses stabilisasi, dikarenakan e l e ­

men rangk a i a n dengan karakteristik positif lebih m u d a h

dibuat dari p a d a elemen rangkaian dengan karak t e r i s t i k

negatif.

Kembali k i t a lihat gambar 2-9 yang m e n u n j u k k a n

gambar stabilisasi dari lampu yang dioperasikan pada

suplai AC, dengan m enggunakan choke. Secara teoritis,

operasi p a d a titik kestabilannya bila dipenuhi rumus

berikut :

Vo? r (II X WL)2 + (1,09 X VI)f

Kondisi ini dipen-uhi oleh titik B pada gambar 2-9.

Kita b a n d i n g k a n dengan grafik stabilisasi hasil ekperi-

men, yang ditunjukkan pada gambar 3-2 sampai dengan 3-5.

Dari keempat grafik tersebut terlihat bahwa pada tegangan

suplai nominal, sesuai dengan tegangan kerja ballast,

ballast didisain u ntuk tidak mengoperasikan lampu pada

titik keseimbangannya.

Keadaan ini dibuat berdasarkan analisa berikut :

Pertama, yaitu berdasar kan pertimbangan ekonomis, k a r e n a

setiap p r o d u k yang dipasarkan akan selalu mendapat

94

pe r s a i n g a n dengan yang lain, oleh k a r e n a itu dal am mendi-

sain choke dilakukan kompromi antara ukuran, bentuk dan

juga narganya. Ukuran dan £>erat dari choke ditentukan

oleh rating Volt - Amperenya dan b e s arnya daya operasi

lampu, p a d a arus besar membutiihkan choke lebih besar.

Kedua, berdas a r k a n pertimbangan teknik, coba kembali

perhatikan. G b . 2 - 9 bila choke did!sain agar lampu be-

k e r j a pada titik kesei mbangan yaitu titik B, m a k a bila

suatu saat terjadi fluktuasi sehingga arus lampu naik

h i n g g a k u r v a b berpotongan dengan garis mendatar skala

arus I, ini berarti bahwa semua tegangan jala-jala dise-

rap oleh ballast atau choke dan akibatnya u n t u k sesaat

lampu akan p a d a m . ,

Ketiga, berda s a r k a n pe rtimbangan u n t u k k e k u a t a n bahan

isolasl, yang sangat berpengaruli terhadap temperatur dari

ballast. P e r timbangan ini guna m e m p e r o l e h temperatur

ballast yang m a s i h mampu ditahan oleh b ahan iso Iasi, dan

hal ini sangat berpengaruh terhadap umur ball last .

Un t u k jelasnya dapat diterangkan dengan formula berikut :

Un t u k mengha n t a r k a n suatu daya nyata dalam volt - A m ­

pere choke didisain berdasarkan rumus :

8 ) V A = Vl. Il = i/2 2. W BJ Fpe- F e u a. b. c. h .... (4. 4)

dimana :

W = 2 TT f

95

Q'^Elenbass, W. opcit. p. 226

96

B : Induksi m a k s i m u m dal am inti dal am Vg/m^ antara

0, 9 - 1,3

J : k e p a d a t a n arus dal am A/m^ .

Fpe : Faktor jarak besi ; antara 0, 88 dan 0, 95

Feu = F aktor Jarak tembaga .

a : lebar inti

h : tinggi inti

b = lebar jendela

c = panJang Jendela .

Dari p e r s a m a a n (4.4-) di atas terlihat bahwa, untuk suatu

narga Volt - Ampere tertentu, tiarga-harga B, J, Fpg dan

Feu harus dibuat besar supaya ukuran inti kecil.

B e s a r an-besaran Fpg dan Feu tergantung pada teknik pem-

buatan, yaitu dal am hal penggulungan dan pembuatan inti.

Sedang p e m b e s a r a n h a r g a B sangat dipengarulil oleti karak-

teristik dari choke, umumnya liarga B ini terletak antara

0, 9 dan 1, 3 Vg/m^ .

Kepad at an arus J dapat dinaikkan sampai pada batas yang

diinginkan dari baban isolasi, hal ini yang m e n y e b a b k a n

kenapa choke yang dipasarkan mengoperasikan lampu tidak

pada titik keseimbangannya, tetapi pertimbangan k e k uatan

isolasi k a r e n a p e n garuh temperatur ini perlu diperhitung-

kan u n t u k m e m p ertanggung jawabkan umur dari ballast/choke

tersebut .

Dari hasil percobaan juga diperoleh data bahwa bila

tegangan suplai diturunkan terus, maka pada suatu h a r g a

tertentu lampu padam, tegangan sebelum lampu p a d a m di-

sebut tegangan kerja m i nimum dan arus yang lewat sebelum

lampu p a d a m disebut arus operasi stabil m i n i m u m dari

lampu . P a d amnya lampu tersebut d i Karenakan harga

t egangan suplai tersebut sama dengan tegangan k e r j a dari

lampu itu sendiri. Untuk Jelasnnya lihat grafik hasil

perco ba an p a d a Bab III, bandingkan juga dengan gambar 4-3

4.1. •4-. F a k t o r Ker.la ( cos 0 )

Dari hasil percobaan yang dilakukan, didapat ba2iwa

faktor k e r j a masing-masing lampu b e rbeda satu dengan yang

lain . H a k i n besar ukuran daya lampu m a k i n rendaii pula

faktor k e r j a n y a . Adanya faktor k e r j a yang rendah. ini

disebabkan oleli sifat induktif dari ballast, tetapi Juga

mengandung sifat resistif, Olen k a r e n a itu, impedansi

dari choke adalali :

Z - R + J Xl

Hakin b e s a r daya lampu, makin besar pula choke yang

digunakan, 01 eh karena itu makin r e n d a h pula faktor k e r ­

janya .

. Hasil p e r c o b a a n menunjukkan pula b a h w a faktor kerja

meningkat bila tegangan suplai diturunkan. G ejala ini

dapat ditera n g k a n sebagai berikut ;

Telah diketahui bahwa choke tidak bersifat induktif

murni, tetapi juga resistif . O l e h k a r e n a n y a p a d a suplai

50 Hz besar impedansi yang dibangkitkan choke ini adalah

konstant. Hal ini sesuai dengan rumus : Xl = SirfL

dimana Xl be r u b a h terhadap frekuensi . Sedang besar

97

taHanan R dari clioke Ronstant.

Diketahui pula bahwa lampu fluorecensi bersifat resistif

murni dan mempunyai Kar aKt e r i s t i k negatip.

Bila t egangan suplai diturunkan berarti arus lampu Juga

turun, yang berarti tegangan kerja lampu naik, setiingga

talianan dari lampu akan meningkat . Hal ini sesuai dengan

rumus h u k u m Otim : R = V / I .

Bila I turun dan V naik, m a k a R naik.

A k i b at nya k e s e l u r u h a n talianan sistim Juga naik, karena

taHanan sistim merupakan jumlali dari tahanan ballast dan

tahanan lampu, sedangkan faktor kerja sistim tergantung

dari besar tahanan R dan besar reaktansi Xl dan dihitung

b erda s arkan rumus berikut :

^ = arctg (Xl /R)

D engan m e n u r u n K a n tegangan suplai berarti menurunkan

arus, dan m e n a ikkan h a r g a R sedang Xl tetap .

Dengan menin g k a t n y a h a r g a R berarti tiarga p m a k i n kecil

dan h a r g a faktor k erja cos jzs makin mendekati satu. Atau

secara vektor hal ini dapat digambarkan sebagai berikut :

96

Gambar 4-5

V ektor Impedansi Dari Lampu

4. 1. 5. AKibat Dari Distorsl Arus

Seperti dinyatakan dal am b a gian IV. 1. 2, b a h w a aKibat

k e t i d a k linieran karak te ristik arus tegangan dari lampu

m e n g h a s i l k a n distorsi pada gelombang tegangan dan arus

lampu, seperti pula yang ditunjukkan p a d a gambar 4-3,

b entu k gelombang arus lampu mendekati segi empat

(square). B e n t u k gelombang yang distorsi ini sangat tidak

menguntungkan, k arena akan berakibat, yaitu ;

- M e m p e r p e n d e k umur lampu

- Fluktuasi pada output canaya.

Masin g-masing akibat diatas akan dijelaskan dibawali ini.

,4 . 1.5. 1 U m u r Lampu. Daya dari lampu ditentukan oleh

tegangan k e r j a dari lampu dlkalikan n a r g a r a t a - r a t a dari

arus lampu. Tetapi umumnya h arga arus lampu yang dican-

tumkan adalali h a r g a efektif dan h a r g a ini b e r b e d a dengan

harg a r a t a - r a t a dari arus distorsi.

Bila ada p e r b e d a a n sudut antara h a r g a m a k s i m u m dari har-

m o n i s a - h a r m o n i s a dengan arus fundamental, hal ini tidaX

diinginkan (tetapi justru m a salah ini sering terjadi),

h a r g a yang diinginkan dari arus r a t a - r a t a akan disertai

dengan h a r g a efektif yang lebih tinggi dan m a s i h lebih

tinggi dari h a r g a m a k s i m u m arus lampu. Elektrode-elek-

trode lampu tidak didisain untuk h a r g a yang tinggi ini,

sehingga berakibat umur lampu lebih pendek.

4 . 1. 5. 2. Fluktuasi Output Cahaya. Bila b a n y a k dihasilkan

99

100

h a r m o n i s a - n a r m o n i s a dal am arus lampu dengan faKtor puncak

(peak factor) yang tinggi, - faktor p u ncak adalan perban-

dingan antara liarga m a k s imum arus lampu terhadap liarga

efektif nya kedalaman relatif dari ripple cahaya lebih

besar dan efeksroboscopic menjadl lebih jelas terliliat.

Pada frekuensi jala-jala 50 Hz, frekuensi ripple 100 Hz ;

frekuensi ini ciikup tinggi bagi m a t a m a n u s i a setiingga

h a n y a dapat dilihat secara langsung dal am k e a d a a n yang

benar-benar buruk. Harmonisa-harmonisa genap dal am arus

l a m p u’ lebih tidak disukai, karena ripple akan mempunyai

k o m po n en 50 Hz yang secara langsung m e n g g a n g g u m a t a .

4'. 1. 5. Daya Lampu Dan Efisiensi

Sering timbul pertanyaan, k e n a p a dibuat lampu TL

dengan daya besar seperti 40 W, 60 W dsb, efisien mana

dibandingkan bila digunakan beberapa buali lampu dengan

daya kecil misal 10 W atau 15 W.

Analis a berikut ini akan mengkaji bal tersebut.

Hasil p e r c o b a a n dengan lampu TL 40 Watt m e n u n j u k k a n baliwa

pemaka i an daya sebesar = 50 Watt

Kuat p e n e r a n g a n : 680 Lux

K e m u n g k i n a n u n t u k mengganti lampu ini, yaitu ;

- Empat buab. lampu 10 W

- Dua lampu 15 W dan satu lampu 10 W

- Dua lampu 20 W

- Bila digunakan 4 lampu 10 Watt :

P e m a k aian daya 4 x 1 9 = 7 6 W

Kuat p e n e r a n g a n 4 x 1 7 9 = 7 1 5 Lux

- Bi la d i g u nakan 2 lampu 15 W dan l lampu 10 W

Pe ma k a i a n daya ( 2 x 2 1 ) + 1 9 = 6 1 W

Kuat p e n e r a n g a n (2 x 354) + 179 = 887 Lux

- Bila d i g u nakan 2 lampu 20 Watt ;

Pe m a k aian daya 2 x 30 = 50 W

Kuat p e n e r a n g a n 2 x- 524 = 1048 Lux

Dari hasil perliitungan diatas jelas terliliat baliwa makin

kecil u k u r a n daya lampu makin rendah efisiensinya.

Penggu naan 4 lampu 10 Watt ternyata sangat tidak efisien,

k a re na dibanding dengan sebuali lampu 40 Watt pemakaian

daya m eningkat sebesar (76 - 50) / 50 x lOOX = 52 X,

sedang output p e n e r a n g a n h a n y a meningkat (716 - 680) /

680 X 100 '/. - 5. 3 X. Lag! pula n a r ganya relatif lebin

malial dengan digunakannya 4 buali ballast.

Efisiensi diperbaiki bila digunakan 2 lampu 20 Watt,

jelasIan banwa efisiensi lebih baik pada lampu dengan

daya besar.

P e m a kaian daya dalam ballast pada lampu TL sangat

besar, dan liampir 85 X daya yang masuk diserap oleh

ballast. Hal ini dapat dilihat dari basil perhitungan

terbadap lampu TL 20 Watt dan 40 Watt.

TL 20 Watt.

T egangan suplai Daya input Daya di ballast

125 30 25. 6

120 25 24. 3

101

110 20

1

18, 9

100 15 12. 4

90 10 6 . 5

85 7 3. 8

80 4 1. 5

TL 40 Watt

T e g an ga n suplai Daya input Daya di ballast

220 50 39. 8

210 40 36. 7

200 33 31. 7

190 29 25. 6

180 25 2 0 . 2

170 20 13. 7

160 15 7. 9

155 10 5. 6

150 9 2. 7

Dari hasil diatas jelaslan pemakaian clioke ballast

frekuensi 50 Hz Kurang efisien, selain memakai daya besar

juga kuat penera n g a n yang dihasilkan juga kurang.

4;. 2. EVALUASI DATA LAMPU FLUORECENSI DENGAN BALLAST

E LEKTRONIK

4. 2. i. R a n g k a i a n

Seperti ditunjukkan dal am gambar 3-1 , rangkalan

dari ballast eleKtroniK terdiri dari ;

- Low pass filter

- AC / DC converter

- E n e r g y buffer

- H i g h frequency oscilator

- Lo w Pass Filter

R a n g ka ian ini mempunyai tiga fungsi :

1. Hengurangi distorsi yang disebabkan oleh H a r m o n i s a

dari arus jala-jala (filter lianya m e l a l u k a n frekwen-\

si 50 Hz dan m e r e d a m harmonisa-harmonisa.

2. Henalian signal frekwensi tinggi kembali ke jala-jala.

3. Melindungi rangkaian dari puncak tegangan tinggi

dari jala-jala.

- AC / DC C o n v e r t e r Dan Buffer

AC / DC converter menggunakan r a n g kaian jembatan

dioda yang menyea r a h k a n tegangan Jala-jala. Kapasitor

buffer p a d a output dari rangkaian jembatan m e n j a g a

tegangan DC pada 280 Volt dan tegangan ini digunakan

mendrive p ower oscilator frekwensi tinggi (HF power o s c i ­

lator). U n t u k menjaga tegangan ini dibutiihkan arus dari

jala-jala yang memuati kapasitor. Biasanya akan m e r u pakan

pulsa p e n d e k yang ak:an menyebabkan distorsi dari jala-

jala, tetapi m a s a l a h ini teratasi dengan adanya low pass

filter.

103

- HF Power Oscilator

R a n g k a i a n ini mendrive dua power transistor Si dan

S2. Pada dasarnya transistor di switch pada frekwensi

tinggi, misal 28 KHz dan ini akan mengha s i I k a n tegangan

dengan frekwensi tinggi yang dicatukan pada lampu fluore-

censi klius-us u n t u k frekwensi tinggi. Pada frekwensi

tinggi ini lampu mempunyai kuat penerangan 104 lumen /

Watt dibandingkan 93 lumen / Watt pada frekwensi 50 Hz.

S e sun gguhnya p e n goperasian pada ferkwensi tinggi mengha-

silKan level canaya yang sama untuk day a yang leDili

kecil.

4- 2. 2. Frekuensi Kerja

104-

Pe m i l i h a n frekuensi k e r j a dari lampu ini pada 28

KHz didasarkan atas pertimbangan - p e r timbangan berikut :

P e n y alaan lampu fluorecensi diatas 15 KHz m e n g h a s i 1-

k an k e m a j u a n yang berarti pada kuat penerangan

seperti ditunjukkan dal am gambar 4-6 dibawah ini.

lu m in o u - i^ fic a c y %

(Hz)

Gambar 4-6 (10)

G r afik H u b u n g a n Frekuensi T e r hadap Kuat Penerangan

K a r e n a daerali frekuensi audio m a n u s i a h a n y a sampai

p ada 20 KHz maKa freKwensi 28 KHz tel ah dipilih

u n t u k frekuensi kerja dari sistim ballast elek-

tronik ini.

4'- 2. 3. Kuat Penerangan

P e n g o p e r a s i a n lampu pada frekuensi 28 KHz, memberi-

kan 104- lumen / watt, sedang pada frekuensi p e n g o p e r a s i a n

50 Hz h a n y a diperoleh 93 lumen / watt. Hal ini dikarena-

kan tingkat energi yang tetap bagi e l e k t r o n -elektron atom

merc ur y u n t u k dieksitasi, sedang dengan frekuensi diatas

50 Hz m a k a intensitas terjadinya akan lebih banyak,

sehingga radiasi ultra violet dengan panjang gelombang

253, 7 n m yang terjadi juga lebih banyak, akibatnya kuat

p ener an gan lebib. besar. Atau lebib. jelasnya b i l a pada

frekuensi 50 Hz kemungkinan tumbukan antara elektron

dengan a t o m m e r c u r y ada satu kali dal am satu detik, maka

pada frekuensi yang lebih tinggi tentunya k e m u n g k i n a n

tumbukan antara elektron dengan atom m e r c u r y akan lebih

banyak, akibatnya kuat penerangan b e r t a m b a h besar.

4. 2. 4. Faktor Ker.la ( Cos 0 )

D engan frekuensi pengoperasian 26 KHz, m a k a dengan

jumlah lilitan yang jauh lebih sedikit akan diperoleh

h a r g a reaktansi induktif yang sama u n t u k lilitan yang

banya k pada pengoperasian 50 Hz. Hal ini sesuai dengan

105

105

per sa ma an :

dimana ; f :

L :

XL

frekuensi

Induktansi

W L

2 Ti f L

Sehingga dengan demikian, frekuensi tinggi memberikan

ke un tu n g a n yaitu mengurangi sifat induktif rangkaian dan

ha rg a dari faktor kerja cos js dapat ditingkatkan.

4 . 2. 5. C anaya Output Yang Konstant

C a h a y a output yang konstant dapat terjadi dikarena-

k an arus lampu tidak termodulasi oleti tegangan Jala-jala,

ganibar 4-7 dibawali ini menunj u k k a n dengan jelas hal ter-

sebut.

0 ,2 A m p /d iv .

Lamp current2 m s /d iv . — -

GamDar 4-7 (10)

O s c i l o g r a m Arus Lampu Sebagai Fungsi Waktu.

Akibat tidak termodulasinya arus lampu adalali tidak ada-

nya efek stroboscopic yang m engganggu mata, bilangnya

efek ini terutama disebabkan oleh frrekuensi tinggi yang

dikenakan pada 1ampu

107

4- 2. 6 . T e g a n g a n Fenyal aa n

T e g a n g a n penyalaa n yang lebih r e n d a H diperluKan

untuK menstart lampu, hal ini dapat terjadi pada sistim

dengan ballast eleKtroniK Karena ada arus m u l a yang mema-

nasRan eleKtrode selama lebih Kurang 0, 5 detiK sebelum

p enyalaan terjadi. Tetapi mata m a n u s i a tidak dapat

m e m per h atiKan dan pengoperasian k e l i hatan konstant dan

Debas kelip. K e u n t u n g a n lain dengan memana s k a n elektrode

ini adalah. tidak adanya partikel yang d ipancarkan dari

elektrode, akibatnya :

1. Mengurangi k e r u s a k a n elektrode dan memperpanjang umur

h i d u p lampu.

2. Mengurangi p enghitaman dari bagian ujung lampu.

Arus pe man a s a n awal dapat dililiat pada gambar berikut :

) Am p/div.Electrodepre-heatcurrent

0.2 Amp/div,

Lamp current

0.1 s/div' -

Gambar 4--8 (10)

Atas ; Arus Pemanas Elektrode Bawah. ; Arus Lampu Pada Saat M e n y a l a

T e g angan p e n y alaan yang lebih rendali, juga diperoleh

dengan digunakan gas argon, yang membut u k a n 300 V bila

elektrode d ipanaskan sebelumnya, dibanding 1000 V bila

tanpa pemanasan.

4,. 3. SI H U L A S I

4'. 3. 1. P e n g a n t a r

P e m b u a t a n r a n g Kaian simulasi dimaksudkan u n t u K dapat

mevmjudkan, apa-apa dari hasil p e ngumpulan data dan

evaluasi yang tel an dilakuKan, serta d imaksudkan u n t u k

mencapai tujuan akhir dari penulisan tugas akhir ini,

seperti yang dicantumkan pada awal p e n u lisan n a s k a h ini.

Rangka ian simulasi dibuat sebegitu rupa, seliingga

frekuensi k e r j a rangkaian dapat diubaii-ubali da lam bat as

tertentu.' Juga melalui rangkaian ini akan dilakukan

p engu ku ran u n t u k membuktikan besaran-besaran penting yang

m e n u n j u k k a n k e e f i s i e n a n sistem.

4'. 3. 2. R a n g k a i a n Simulasi

106

B e r d a s a r k a n hasil pengumpulan data dari lampu fluo-

recensi konvensional dan lampu fluorecensi dengan ballast

elektronik, m a k a dibuat suatu simulasi dengan b l o k

diagram sbb ;

Gambar 4-9

B l o k Diagram Rangkaian Simulasi

Ra n g kai an dengan blok diagram diatas, dibuat berdas a r k a n

pertim b a n g a n baliwa rangkaian membutulikan tegangan k e r j a

yang tinggi u n t u k k e m u daban start serta mengurangi rugi-

rugi yang timbul bila h a r u s ,menurunkan tegangan dikarena-

kan arus cukup besar, serta frekuensi yang n a n t i n y a akan

diuban-uban. Berikut ini dijelaskan m a s ing-masing blok

untuk memperjelasnya.

- AC / DC C o n v e r t e r Dan Buffer

B l o k ini m e n g g u n a k a n rangkaian jembatan dioda yang

langsung menyearalikan tegangan bolak b a l i k dari Jala-Jala

109

Rangkai an Jembatan Dioda

A dapun m a k s u d digunakannya rangkaian Jembatan ini untuic

m e m p e r o l e b penyearalian gelombang penub, sehingga dengan

kapas itor b u ffer akan diperoleh tegangan r a t a sebesar i

170 Volt sebagai tegangan kerJa dari r a n g k a i a n simulasi

ini.

- Drive

R a n g k a i a n drive disini m e r u p a k a n rangkaian

pembangkit pulsa- p u l s a segi empat yang dapat diatur

frekuensinya.

110

Gambar 4-11

Pulsa Segi Empat

Pengatu ran frekuensi darl rangkaian ini akan secara auto-

matik Juga m e n gatur frekuensi kerja dari rangkaian

simulasi ini. Rangkaian pembangkit pulsa ini dibuat

dengan sebuan IC timer 555, yang dirangkai sebagai

berikut ;

' • y T

_ o-

,a

- j T j i n

Gambar 4-12

R a n g k a i a n Pembangkit Pulsa Segi Empat

Dengan m e n g a t u r b a r g a taHanan variabel RB akan diperoleb

frekuensi pulsa yang berbeda, yaitu makin lebar periode

tiap p u l s a m a k i n kecil / rendab frekue n s i n y a dan

sebaliknya.

- Switching.

R a n g k a i a n switching ini mengga b u n g k a n k e d u a bagian

rangkaian yang terdahulu. Rangkaian ini akan m e n g h a s i l k a n

Ill

tegangan tinggi dengan freKuensi yang tinggi pula.

T e g a n g a n tinggi hasll penyearahan diKenakan sebagai

tegangan K e r j a pada transistor yang berbeban, dan pulsa

hasil r a n g k a i a n drive diumpankan ke basis dari

transistor. Sehingga pada rangkaian ini transistor akan

beker ja pada dua daerab yang m e n j a d i k a n transistor

b e k e r j a sebagai saklar. Dua daerab. tersebut adalali daerab.

cut off, yang dicapai bila pulsa p a d a basis transistor

b e nar- benar off, dan daerali saturation atau daerah Jenuli

yang dicapai b i l a pada saat pulsa on arus basis benar-

benar memenuhi persyaratan untuk transistor benar-benar

jenxm atau saturate.

Rangk a i a n dasar dan k a r akteristik Ic - Vce ditunjukkan

pada gambar berikut :

Gambar 4-13

Karakteristik Ic - Vce transitor

112

♦Vcc

Ganibar 4-14

Ra n g k a i a n dasar transistor sebagai saklar

- Stabiliser.

R a n g k a i a n stabiliser ini berfungsi p e r t a m a harus

dapat mengtiantarkan daya yang diperlukan lampu, kedua

Juga harus dapat menyediakan tegangan tinggi yang d i p e r ­

lukan u n t u k menstart lampu serta dapat menyerap

k e l e b i n a n tegangan pada saat lampu sudali menyala.

Rangk a i a n ini sangat menentukan apakali lampu sudati benar

beropersi pada titik kerjanya, p e n e n t u a n ini dapat

dilakukan dengan pertolongan kapasitor.

R a n g k a i a n stabiliser ini dibuat dengan m enggunakan

transformator pulsa dengan inti ferit dan k a p a s i t o r seba-

gai pembantu. Rangkaian dasarnya adalah sebagai berikut :

o-------

Gambar 4-15

Rangkaian Dasar Stabiliser

4- 3. 2. PenguKuran

Ra ngKaian simulasi u ntuK ballast eleKtronIK dengan

lampu TL 10 W, m emberiKan hasil sebagai beriKut :

1 14

Frekuensi Daya Cos jzs Kuat Penera n g a n(KHz) ' (W) (Lux)

25 KHz 17 0,95 219

28 KHz 16 0 , 9S 228

Dari liasil diatas terliliat baliwa ada peningkatan

efisiensi dari daya, cos 0, serta Kuat penerangan yang

diliasilkan; dibandingkan dengan pengoperasian lampu

tersebut memakai choke ballast.

- Daya.

Pemakaian daya dengan cHoke ballast adalan 19 W, seperti

ditunjukkan p a d a tiasil p e r c o b a a n Bab III. Berarti ada

p ening k a t a n efisiensi sebesar ;

Pada frekuensi 25 KHz : (2 / 19) x 100 X - 10. 5 X

Pada frekuensi 28 KHz ; (3 / 19) x 100 X = 15. 7 X

- Cos (i

Faktor k e r j a dengan clioke ballast adalaii 0.89 ,

peningk atan didapat sebesar O p 4 pada frekuensi 25 KHz,

dan 0i,07 Pada frekuensi 28 KHz. Peningkatan ini didapat

karena digunakannya lebili sedikit kompo n e n yang bersifat

indukt if .

- Kuat penerangan

Dibanding dengan penggunaan clioke ballast yang

mengha si Ikan kuat penerangan 179 lux, maka p e nggunaaan

115

freKuensi tinggi ternyata meningKatkan kuat penerangan

sebesar 219 lux pada frekuensi 25 KHz, yang berarti ada

penin g k a t a n setoesar (40 / 179 ) x 100 '/. - 22, 3 Z.

Sedang pada frekuensi 28 KHz kuat penera n g a n sebesar 228

lux, yang berarti ada peningkatan sebesar (49 / 179) x

100 X z 27.3 y.

116

>

V•■V.V.'; >: '

•> ♦r“"'"

< <'r‘‘A.'

. •<>.. i ■■:■ < :',;'

V i p . f l ,

. i *■'- V

♦̂it I*'' *, ̂I

t«V. v'̂ VY-

iC-'Vr

•-* '.-.•i'.-

Garnbar 4-17

Pulsa segi empat yang dihasilkan IC 555

Gambar 4~1S

Rangkaian siniulaRi pacla papan peraga dergan TL 10 l.'att