LED Indonesia Power

download LED Indonesia Power

of 23

Transcript of LED Indonesia Power

Executive SummaryOleh : Lili Tjarli Tahlan Light Emitting Diode atau LED telah dikembangkan sejak akhir tahun 1950 an adalah bentuk semikonduktor paduan p-n (p-n junction) yang dapat mengemisikan photon atau cahaya apabila diterapkan tegangan yang sesuai pada sambungan tadi.

Beberapa jenis material p dan n dapat mengemisikan cahaya terlihat (visible light) dengan intensitas beragam dan pengembangan mutakhir mencapai tingkat efisiensi pencahayaan (illumination efficacity) jauh melampaui lampu konvensional yaitu lampu pijar biasa (incandescent lamps) dan lampu tabung neon/TL ( fluorescent/compact fluorescent lamps).

Banyak sekali kelebihan lampu LED dibanding lampu konvensional terutama menyangkut usia teknis dan usia pakai yang berkisar antara 50.000 sampai 100.000 jam Pada saat ini harga Lampu LED masih tinggi namun seperti halnya peralatan elektronik lain harga itu akan secepatnya menurun dalam satu atau dua tahun mendatang. Kajian pada sistem penerangan di PLTU Suralaya Unit No. 1 sampai No 4. memberikan informasi bahwa dapat diperoleh penghematan dari pemakaian daya dan energi lebih dari 50%. Apabila dinyatakan dalam bentuk finansial penghematan tersebut setara Rp 2.704.477.950,- pertahun serta ditambah pula kesempatan memperoleh tambahan (opportunity revenue) dari penjualan tambahan energi sebesar Rp 6.384.980.785,pertahun.

Pengamatan yang dilakukan terhadap penerapan lampu LED untuk penerangan di ruang kerja kantor PT Indonesia Power menunjukkan terjadinya penghematan penggunaan daya dan energi sebesar 72,5%. Penerapan lampu LED tersebut sekaligus dapat meningkatkan pencahayaan di ruang kerja sekaligus mampu memberikan kenyamanan kerja kepada pegawai PT Indonesia Power.

Lampu LED merupakan lampu yang paling dingin karena tidak ada trafo ballast yang digunakan maupun pemanasan elemen sehingga pemasangan lampu LED akan mengurangi disipasi panas yang pada akhirnya dapat menurunkan pemakaian Air Conditioning. Namun fenomena ini belum terukur. Selanjutnya penghematan pemakaian daya dan energi yang cukup meyakinkan (significant) tersebut sudah pasti akan membantu perbaikan lingkungan terutama penekanan Global Warming.

Light Emitting Diode sebagai lampu penerangan.Sedikit teori mengenai Light Emitting Diode Light Emitting Diode atau dikenal sebagai LED adalah salah satu komponen elektronik yang berbasis paduan (junction) dua semikonduktor tipe P dan tipe N dalam bentuk penyearah (dioda) yang apabila diberikan tegangan pada paduan tersebut sehingga arus listrik mengalir dari sisi-p atau anoda ke sisi n atau katoda, akan terpendar cahaya. Mekanisme terjadinya aliran listrik karena berpindahnya elektron dari sisi n dan bertemu dengan hole pada sisi p. Pada pertemuan elektron dan hole akan teremisikan pula photon yang mempunyai panjang gelombang pada daerah cahaya terlihat (visible light) sampai cahaya tak terlihat terutama pada daerah infra merah.

Gambar 1. diagram hubungan arus dan tegangan (V I) pada dioda.

V

.

Pengembangan LED LED sebagai sumber cahaya mulai dikembangkan sejak tahun 1907 oleh H.J Round peneliti dari Inggris dan pada pertengahan tahun 1922 Oleg Vladimiriovich dari Rusia. Kemudian secara praktis ditemukan LED yang memancarkan cahaya infra merah pada tahun 1955 seperti dilaporkan oleh Rubin Braunstein dari Radio Corporation of America dengn menggunakan bahan semikonduktor Gallium Arsenida (GaAs) dan juga bahan GaSb, InP.

Peneliti Nick Holonyak Jr yang sedang bekerja di General Electric Co, menemukan LED warna merah yang pertama pada tahun 1962 dan diikuti oleh muridnya M George Craford menemukan LED warna kuning yang 10 kali lebih terang dari LED warna merah pada tahun 1972.

Selanjutnya penelitian LED makin berkembang dimulai dengan ditemukannya paduanpaduan semikonduktor berbasis IndiumGalliumNitrogn InGaN oleh Shuji Nakamura dari Nichia Corporation yang menghasilkan LED warna biru yang sangat terang. Pada akhirnya ditemukan material-material berikut sebagai basis pembutan LED : Aluminium gallium arsenide (AlGaAs) merah dan inframerah Aluminium gallium phosphide (AlGaP) hijau Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) merah-oranye, oranye, kuning, hijau yang sangat terang

Gallium arsenide phosphide (GaAsP) merah, oranye-merah, oranye, dan kuning Gallium phosphide (GaP) merah, kuning dan hijau Gallium nitride (GaN) hijau , hijau pupus ( emerald green), dan biru juga putih (bila melampaui AlGaN Quantum Barrier) Indium gallium nitride (InGaN) 450470 nm mendekati ultraviolet, hijau kebiru-biruan dan biru Silicon carbide (SiC) sebagai substrate biru Silicon (Si) sebagai substrate biru (under development) Sapphire (Al2O3) sebagai substrate biru Zinc selenide (ZnSe) biru Diamond (C) ultraviolet Aluminium nitride (AlN), aluminium gallium nitride (AlGaN), aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) mendekati ultraviolet (down to 210 nm[16])

Konstruksi LED LED yang dipasarkan dewasa ini bentuknya bermacam macam beberapa knstruksi dapat dikenal melalui gambar-gambar berikut ini :

Pembuatan LED Warna Putih Guna kepentingan pencahayaan pada sistem penerangan biasa diperlukan LED yang dapat memancarkan cahaya biasa atau putih. Untuk keperluan tersebut ada dua cara untuk memproduksi LED warna putih intensitas tinggi : Pertama menggunakan masing-masing LED yang memancarkan warna dasar (primary colors) merah, hijau, dan biru, kemudian membaurkannya menjadi cahaya putih. Kedua menggunakan material fosfor untuk mengubah cahaya satu warna (monochromatic light) dari LED warna biru atau LED Ultraviolet menjadi cahaya putih bidang spektrum lebar.

LED untuk keperluan Lampu Penerangan dewasa ini Pada mulanya kebanyakan LED dirancang untuk beroperasi pada daya listrik tidak lebih dari 3060 milliwatts (mW) . Sekitar tahun 1999, Philips Lumileds memperkenalkan LED yang mampu beroperasi pada daya 1 satu (watt) (W). Di tahun 2002, Lumileds membuat LED lima watt dengan efisiensi pencahayaan

(luminous efficacy) 1822 lumens per watt (lm/W). Sebagai perbandingan lampu pijar biasa 60100 W memproduksi (memancarkan) cahaya sekitar 15 lm/W, dan standard lampu neon (fluorescent lights) memproduksi cahaya sampai 100 lm/W. Pada September 2003, jenis LED biru didemonstrasikan oleh perusahaan Cree, Inc. Yang beroperasi dengan 24 mW pada 20 milliamperes (mA). LED ini secara komersial

dinyatakan yang paling terang karena menghasilkan cahaya seterang 65 lm/W pada 20 mA. Pada tahun 2007 Seoul Semiconductor merancang LED dengan 135 lm/W dan 145 lm/W pada 2008, yang akan melampaui diatas standar lampu pijar (incandescent) lebih baik dari lampu TL (fluorescents). Nichia Corporation telah mengembangkan LED warna putih dengan luminous efficacy 150 lm/W pada arus forward 20 mA. Pada bulan Mei 2008, luminasi sebesar 130lm/W telah dihasilkan oleh pabrikan LED dari Cina. Efficacy didefinisikan sebagai perbandingan antara output yang mempunyai besaran tertentu ( dalam hal ini intensitas cahaya) dengan input (dalam hal ini daya energi listrik) yang besarannya berlainan dengan besaran output.

Beberapa kemasan lampu dengan LED. Lampu LED pemakaiannya sangat bervariasi tetapi yang paling banyak ditawarkan dewasa ini adalah lampu untuk penerangan jalan umum, lampu tanda lalu lintas, lampu tanda (sign pengganti neon sign), lampu indikator. lampu penerangan untuk industri dan tentunya lampu untuk penerangan dirumah tangga serta berbagai lamu lain untuk keperluan dekorasi. Gambar dan data pada tabel berikut memperlihatkan kemasan lampu yang ada dipasaran sebagai pengganti lampu konvensional seperti lampu merkuri (High atau Low Presure Mercury arc lamp), Metal Halide Lamp, HID lamp, Lampu TL atau lampu pijar biasa.

Foto 1. Bermacam jenis Lampu LED

Perbandingan Lampu Led dengan Lampu konvensionalBeberapa kelebihan lampu LED dibanding lampu konvensional Lampu konvensional yang dimaksud dalam tulisan ini adalah lampu pijar (incandescent lamp), lampu TL/Neon (Tubular Flourescent Lamp) lampu hemat energi (Compact Floursecent Lamp-CFL) Lampu Merkuri (Low Pressure Mercury Vapour, Metal Halide, High Pressure Sodium Lamps). Pemakaian lampu LED dewasa ini mempunyai kelebihan dibanding lampu konvensional antara lain yaitu : 1. Lampu LED lebih hemat energi karena hampir 99% energi listrik dirubah ke photon yang menghasilkan cahaya. Hampir tidak ada energi listrik yang dijadikan energi lainnya. 2. Lampu LED tidak memancarkan dan meradiasikan panas. Pada lampu konvensional sebagian energi terpaksa menjadi energi panas dan diradiasikan kesekelilingnya.

3. Cahaya lampu LED adalah cahaya mandiri dan dapat dikehendaki hanya memancarkan cahaya dengan warna tertentu sehingga tidak diperlukan filter untuk menggantikan cahaya untuk menjadi warna cahaya lainnnya 4. Lampu LED dengan mudah dapat didisain dalam bentuk (package) yang mempunyai fokus dan lebar bidang pencahayaan tertentu, berbeda dengan lampu konvensional yang memerlukan pengarah atau reflektor bila ingin mempunyai lebar bidang pencahyaan tertentu. 5. Lampu LED sangat cocok untuk pemakaian dengan moda switching berulangulang (mati-hidup) berbeda dengan lampu pijar dan lampu TL yang akan terbakar filamentnya apabila dilakukan switching berulang-ulang. 6. Lampu LED tidak memerlukan pengasutan awal (start up) sehingga sangat hemat energi 7. Umur lampu LED minimal 50.000 jam dan tipikal 100.000 jam bandingkan dengan lampu Compact Fluorescent Lamp (CFL) paling bagus hanya 15.000 jam dan lampu pijar maksimal 2000 jam. 8. Lampu LED dapat diredupkan (dimming) tanpa mengalami perubahan warna cahaya. Bandingkan dengan lampu pijar yang dapat diredupkan tetapi warna cahaya berubah kekuning-kuningan bahkan lampu TL dan CF tidak bisa diredupkan. 9. Lampu LED tidak mengandung gas berbahaya seperti merkuri pada lampu konvensional sehingga sangat akrab lingkungan. 10. Lampu LED sangat solid tidak rapuh dan tidak mudah pecah sehingga penanganannya sangat mudah 11. Selama tidak memandang langsung ke arah sumber lampu LED untuk waktu lama manusia aman diterangi lampu LED. Lampu LED tidak memendarkan elektron sebagai pencahayaan. Tidak seperti lampu TL atau CF (lampu neon) dimana perpendaran elektron yang memproduksi cahaya tidak begitu baik untuk mata apalagi bila terjadi perubahan frekuensi dan tegangan pasokan listrik yang akan mempengaruhi aliran elektron hal ini akan mengakibatkan kelelahan pada mata.

Karakteristik teknis lampu tersebut dapat diperbaningkan pada tabel-1 berikut ini:

Tabel-1

Lamp Type Incandescent Fluorescent Mercury Vapour Metal Halide High Pressure Sodium LED

Lumens/Watt 12 - 35 45 - 100 5 - 55 65 - 115 150 50 - 100

Temperature High (>150C) Med (~60-80C) Med (>80C) High (>150C) High (>150C) Low (