MACAM-MACAM JENIS BOLA LAMPU

1. LAMPU PIJAR

Lampu Pijar tergolong lampu listrik generasi awal yang masih digunakan hingga saat ini. Filament lampu Pijar terbuat dari tungsten (wolfram), bola lampu diisi Gas. 

Prinsip kerja lampu Pijar sangat sederhana. Ketika ada arus listrik mengalir melalui filament yang mempunyai resisvitas tinggi sehingga menyebabkan kerugian tegangan, selanjutnya menyebabkan kerugian daya yang menyebabkan panas pada filament sehingga filament berpijar.

Lampu Pijar yang warna sinarnya putih, bagian dalam bola lampu dilapisi dengan silica oksida (SIO2) atau seng Sulfida (ZNS). Sedangkan untuk mendapatkan warna lain dapat diperoleh dengan pelapisan bagian dalam bola lampu dengan berbagai cara, antara lain :

a. Teknik ini disebut frosting, yaitu pelapisan dengan membilas bagian dalam bola lampu menggunakan asam hidrofluorik sehingga menghasilkan lapisan tipis pada gelas (gelas seperti ini lazim disebut, gelas baur atau gelas es) yang kemampuan menyebarkan sinar tidak bagus.

b. Melapisi bagian dalam bola lampu dengan serbuk halus silica atau titanium dioksida sehingga diperoleh difusi yang lebih baik (opalasing). Cara ini dilakukan pada lampu Pijar jenis argenta.

c. Pewarnaan bagian dalam bola lampu menggunakan cara frosting atau opalising menggunakan teknik elekrostatis, yaitu melapisi bagian dalam bola lampu degan cara penguapan warna pigmen pada keadaan hampa vernis.

d. Untuk reflector dilakukan pelapisan gelas dengan uap aluminium atau paduan tembaga aluminium pada kondisi hampa udara.

2. LAMPU HALOGEN

Lampu Halogen tergolong lampu Pijar yang ke dalam bola lampunya diisi dengan unsur halogen di antaranya lodida. Evalorasi wolfram pada lampu ini terjadi saat filament berpijar.

Selanjutnya evaporasi Wolfram bereaksi dengan lodida di sekelilingnya sehingga terjadi reaksi bolak-balik. Dengan demikian atom yang akan terlepas dari filament kembali menyatu dengan filament. Hal ini menyebabkan umur filament menjadi kira-kira 2 kali umur lampu biasa.

Lampu halogen jenis GSL umur standar pemakaian hingga 1.000 Jam di Amerika Serikat dibuat standar 750 Jam. Sedangkan untuk penambahan umur rata-rata pemakaian 1.000 hingga 2.000 Jam efikesinya turun sekitar 10% Efikesi lampu halogen mencapai 20 lm/W.

Ada 2 penyebab keluaran arus cahaya lampu Pijar menurun makin bertambahnya waktu, yaitu :

a. Evaporasi pada filament menyebabkan ada bagian filament yang mengecil dan ini menyebabkan resistansi naik sekaligus mereduksi arus yang mengalir.

b. Terjadinya bagian filamen yang tidak menempel kembali ke filamen menyebabkan lapisan hitam pada bola lampu.

Penggunaan lampu halogen antara lain lampu pada mobil, OHP, lampu pada tambang, pabrik, aula olahraga, studio TV, tanah lapangan, air mancur dan lainnya.

3. LAMPU DINGIN

Salah satu perkembangan lampu filament adalah pemakaian teknik gelas sinar dingin. Sinar inframerah yang dihasilkan filament menimbulkan persoalan karena panas yang dipancarkan.Panas ini dapat direduksi dengan menggunakan gelas sinar dingin untuk bahan bola lampu. Gelas sinar dingin dapat mengurangi panas yang dipancarkan filament hinggan 80%.Lapisan yang menyebabkan gelas sinar dingin mampu mereduksi panas adalah seng Sulfida dan Magnesium Flourida atau Silika dioksida yang dibuat lapisan berselang seling (terdiri dari 2 macam bahan yang berbeda bisa mencapai 20 lapis). Gelas semacam ini disebut gelas dichroic.

Hingga awal tahun 2000 perkembangan teknologi lampu Pijar sangat pesat baik yang terkait dengan bentuk bola lampu, bahan bola lampu, gas pengisi, pewarnaan, maupun modifikasi filamennya. Skema rumpun lampu Pijar sebagai berikut :

A. Lampu Fluoresen (TL = Tubelair Lamp)

Termasuk lampu merkuri tekanan rendah (0,4 Pa) yang dilengkapi dengan bahan fluoresen. Cahaya yang dipancarkan dari dalam lampu adalah ultraviolet (termasuk sinar tak tampak). Untuk itu bagian dalam lampu tabung dilapisi dengan bahan fluoresen yang fungsinya mengubah ultra violet menjadi sinar tampak. Di samping itu pada bahan fluoresen ditambahakan senyawa lain yang disebut activator. Di dalam tabung lampu fluoresen terdapat merkuri dan gas inert (Argo dan Kripton).Fungsi gas inert adalah memperpanjang umur elektroda karena keberadaan gas tersebut dapat mengurangi evaporasi, pengendali kecepatan lintasasn elektron bebas sehingga lebih memungkinkan terjadinya ionisasi Merkuri, dan mempermudah lewatnya arus di dalam tabung khususunya pada temperature rendah.

Pada awal kerja, arus mengalir melalui dan memanaskan elektroda (kalua sumber dc adalah katoda dan anoda) sehingga mengimisikan electron bebas di samping melalui elektroda, arus juga melalui ballast dan starter. Fenomenda resistansi pada pelepasan gas adalah negative. Berarti jika arus lampu bertambah tegangan lampu berkurang. Untuk itu perlu perangkat pembatas arus yang dipasang seri dengan TL. Perangkat tersebut bisa berupa resistor (pada sumber dc), balas elektris atau elektronik.

Terdapat beberapa macam balast yaitu berupa resistor, berupa kapasitor, berupa inductor, dan rangkaian elektronik lainnya, Berikut jenis dan keterangannya :

1) Balast Resistor

Merupakan balast yang tidak ekonomis karena menyebabkan kerugian daya yang besar dan energy listrik didesipasikan menjadi panas. Agar stabil balast resistor harus disuplasi dengan tergangan yang bisa mencapai 2 kali tegangan normal.

Balast kapasitor disebut juga lampu stabillisasi karena bentuknya memang seperti lampu Pijar. Balast ini hampir tanpa kerugian. Balast kapasitor digunakan pada pemakaian frekuensi tinggi.

2) Balast Induktor

Paling lazim digunakan untuk lampu tabung. Kerugian daya yang ditimbulkan lebih kecil dari pada balast resistor. Balast ini dipadukan dengan starter sehingga dapat menimbulkan tegangan induksi yang tinggi.

3) Balast Elktronik

Tergolong lebih mahal dari balast lainnya, tetapi mempunyai beberapa keunggulan antara lain : memperbaiki system dan menaikan efikesi, tidak ada ficker atau efek stroboskopis, tidak memerlukan starter, tidak menimbulkan interfensi radio, dan dapat digunakan untuk ac sekaligus dc.

B. Lampu Neon

Lampu tabung yang berisi gas Neon menghasilkan sinar kemerah-merahan, jika diisi campuran uap Merkuri dengan Argon menghasilkan warna biru kehijauan sedangkan kalau diisi campuran uap Merkuri dengan gas Neon menghasilkan warna biru.

Tegangan yang diperlukan lampu rias Neon berkisar 300 hingga 1000 Volt setiap panjang lampu 1 meter. Arus kerja lampu hias didasarkan diameter tabung yaitu 25mA, 35 mA, dan 60 mA untuk diameter 10 mm,  15 mm, dan 20 mm.

Tegangan awal adalah 1,5 hingga 2 kali tegangan nominal. Untuk mengontrol besarnya arus tersebut digunakan trafo bocor tinggi (high leakage transformers)

Ada 2 cara menghubungkan lampu hias, yaitu penyorotan atau serentak, pada jenis serentak dipasang ballast yang dimaksudkan mengurangi interferensi radio.

C. Lampu Natrium

Lampu Natrium (Sodium) dibedakan berdasarkan tekanan gas di dalam tabung pelepasannya menjadi 2 yaitu Natrium tekanan rendah (SOX) dan lampu Natrium tekanan tinggi (SON).

Cara pemasangan lampu Natrium agak miring ke atas dengan maksud agar pada kondisi dingin Natrium terkumpul dan lebih dekat dengan elektroda sehingga pada proses penyalaan Natrium tersebut lebih awal terpanasi. Umur lampu Natrium rata-rata 2500 Jam dan efikesinya 40 hingga 50 lm/W.

Terdapat rangkaian SOX dengan watt konstan baik selama beroperasi normal maupun pada waktu kerja awal.

Manfaat SOX dengan rangkaian watt konstan, antara lain:

- Efikesi system lebih tinggi

- Kedipan (flicker) dapat direduksi

- Variasi tegangan pengaruhnya kecil

- Kapasitor yang dipasang seri berfungsi untuk melindungi terjadinya efek penyearahan pada akhir pemakaian lampu.

D. Lampu Merkuri Tekanan Tinggi

Lampu Merkuri tekanan rendah (Lampu Flouresen) cahaya yang sebagian besar dihasilkan adalah unltraviolet. Jika tekanan gas di dalamnya diperbesar hingga menjadi 2 atmosfir barulah dihasilkan sinar tampak.

Lampu merkuri tekanan tinggi menggunakan balast sebagai pembatas arus pelepasan. Karena itu factor dayanya relative rendah, yaitu 0,5.

Cara kerja lampu merkuri terdiri dari 3 tahapan yaitu : pengapian, proses mencapai stabil, dan stabil. Pada saat suplai tegangan diberikan terjadi medan listrik antara elektroda kerja awal dengan salah sati elektroda utama.

Hal ini menyebabkan pelepasan muatan ke dua elektroda dan memanaskan merkuri yang ada di sekelilingnya. Untuk menguapkan Merkuri tersebut diperlukan waktu 4 hingga 8 menit.

Setelah semua merkuri menjadi Gas, resistansi elektroda kerja awal naik (karena panas) dan ams mengalir antar elektroda utama melalui gas. Arus mula kerja berkisar 1,5 hingga 1,7 arus nominal. Warna kerja awal kemerahan dan setelah kerja normal sinar yang dihasilkan bewarna putih.

E. Lampu Metal Halida

Untuk memperbaiki warna lampu merkuri dilakukan dengan menambahkan unsur metal (yang lazim: Hg, Sn, Cd) ke dalam tabung pelepasan. Penambahan unsur metal bermanfaat menurunkan temperature di dalam tabung pelepasan. Namun keberadaan metal dapat merusak quartz (bahan tabung) dan elektroda.

Untuk mengatasi kelemahan tersebut dibuat senyawa metal halide. Metal Halida adalah metal yang disenyawakan dengan halogen yaitu unsur, F, CI, Br, dan I. Pada temperature tinggi + 3000 K terjadi reaksi kesetimbangan seperti pada lampu Halogen.

Manfaatnya, Metal Halida tidak agresif terhadap dinding tabung, ION Halogen terdapat di bagian tengah tabung, ION logam berfungsi memancarkan radiasi.

Lampu metal halide (MBI atau HPI) dikategorikan menjadi 3, yaitu :

1) Lampu Tiga warna menggunakan metal, natrium (Na), thalium (TI), dan Indium (In). lampu jenis ini memancarkan 3 warna yaitu hijau, kuning, dan biru yang komposisinya tergantung jumlah iodide dan temperature kerja.

2) Lampu Spectrum Multi Garis menggunakan metal scandium (Sc), dysprosium (Dy), thalium (TI), dan holmium (H0)

3) Lampu Molekular menghasilkan spectrum kuasi (bukan sebenarnya) menggunakan senyawa stanum iodide (SnI) dan stanum klorida (Sn Ci)

Penyalaan pada lampu metal halide agak berbeda dengan lampu merkuri tekanan tinggi karena adanya aktivitas kimia gas pengisinya. Karena itu untuk memudahkan penyalaan awal di dalam gas ditambahkan gas mulia, Neon dan Argon atau Kriptondan Argon.

Penyalaan lampu metal halide memerlukan waktu sekitra 2 menit. Elektroda lampu metal halide terdiri dari 3 bagian yaitu Timah Hitam sebagai batang penghubung dengan bagian luar tabung pelepasan, Lembaran molybdenum sebagai penyekat, dan Elektrodanya sendiri.

Posisi pemasangan lampu metal halide menentukan umur pemakaian (umur nominal 12.000 jam) dan fluktuasi warna. Karena itu posisi pemasangan lampu metal halide harus memperhatikan petunjuk produsen. Efikesi lampu berkisar 75 lm/W hingga 95Im/W tergantung jenis dan besarnya daya lampu.

Seperti lampu pelepasan gas lainnya penyalaan kembali lampu metal halide diupayakan pada kondisi dingin yaitu setelah lampu padam 5 hingga 20 menit.

F. Sumber Cahaya Electroluminescent

Electroluminescent dapat didefinisikan sebagai emisi cahaya hasil dari eksitasi di dalam suatu padatan. Efek tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan medan listrik pada bahan kristalin yang mempunyai sifat pemendaran khusus dan dapat dikontrol.

Hingga saat ini terdapat 2 sumber cahaya Electroluminescent yaitu Light Emiting Diorie (LED) dan panel Electroluminescent. LED adalah bahan semikonduktor yang mengeluarkan cahaya ketika arus listrik melaluinya sebagaimana diode lainnya LED terdiri dari pasangan bahan semikonduktor P dan N.

Penggunaan LED antara lain untuk teks atau gambar yang bergerak yang disebut display penomoran alpha (terdiri dari 35 titik), penomoran 7 segmen (untuk display nomor digital)

Panel Electroluminescent adalah sumber cahaya datar yang cahayanya merupakan emisi bahan-bahan dielektrik sehingga sumber cahaya ini dapat pula dikatakan sebagai light emiting capacitor. Dasar pemikirannya, serbuk fluoresen dapat diaktifkan oleh medan listrik baik yang disebabkan oleh arus searah maupun arus bolak-balik.