Proposal TA Dinar

ANALISIS PERBANDINGAN KARAKTERISTIK LAMPU CFL, PIJAR, DAN LED PROPOSALTUGAS AKHIRdiajukan untuk memenuhi salah satu syarat Tugas Akhir Teknik Elektro

ditulis oleh :Muhamad Kusdinar (0905929)

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUANUNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA2014

LEMBAR PENGESAHANPROPOSAL TUGAS AKHIR

olehNama: MUHAMAD KUSDINARNIM: 0902959Program Studi: S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTROKonsentrasi: TEKNIK TENAGA ELEKTRIKDilaksanakan: Semester 10/ Tahun Akademik 2013/2014Bandung, Februari 2014Disetujui oleh,Pembimbing IPembimbing II

....................................................................................................NIP. NIP.Mengetahui,Ketua Tugas Akhir

Hasbullah, S. Pd., M. T.NIP. 19740716 200112 1 003

ABSTRAK

Beredarnya Lampu LED menjadi pengganti Lampu Hemat Energi (LHE) atau lampu Swabalast di Indonesia, yang menjanjikan penyerapan daya rendah dengan cahaya yang lebih terang, menyebabkan masyarakat banyak berpindah dari penggunaan lampu tabung dan lampu pijar ke jenis lampu ini. Bentuk lampu, variasi daya lampu, umur lampu maupun perbandingan terang lampu yang ditawarkan oleh produsen dalam label kemasan menambah daya tarik bagi para konsumen untuk menggunakannya. Peraturan Pemerintah Indonesia yang mewajibkan produsen lampu LHE untuk mencantumkan label SNI (Standar Nasional Indonesia) sebagai bukti bahwa lampu tersebut dalam batas Efikasi yang telah ditentukan. Efikasi dimaksud diantaranya adalah memenuhi efisiensi dalam pemakaian energi berdasarkan SNI 04-6958-2003. Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL) dan PT. PLN menghimbau kepada konsumennya agar pengguna listrik dapat menjaga agar faktor daya bebannya tidak kurang dari 0.8. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya konsumsi arus dan daya listrik yang dibutuhkan oleh lampu LHE berlabel SNI yang beredar dipasaran. Pemilihan 10 buah lampu 18 watt, 220 volt dari merk Philip yang diperoleh secara acak dipasaran, digunakan sebagai sampel. Tegangan catu yang bervariasi antara 110 volt hingga 240 volt dengan step 10 volt dikenakan pada lampu untuk diamati perubahan besarnya arus dan daya nyatanya. Pemakaian hukum Ohm dan segitiga daya digunakan untuk mendapatkan daya semu, daya reaktif, faktor daya maupun impedansi. Pemanfaatan analisis regresi polynomial digunakan untuk memperoleh karakteristik dari masing-masing lampu.

BAB IPENDAHULUAN1.1 JudulANALISIS PERBANDINGAN KARAKTERISTIK LAMPU CFL, PIJAR DAN LED1.2 Latar BelakangBaru-baru ini program yang sedang digalakkan PLN bagi para konsumennya adalah untuk menghemat energi listrik dalam pemakaian lampu. Penghematan ini dilakukan dengan cara menggunakan jenis lampu yang paling hemat energi saat ini atau mengganti lampu terpasang dengan lampu yang paling hemat energi.Kenyataan yang dihadapi saat ini, masyarakat masih banyak yang belum mengenal atau belum memahami apa yang dimaksud dengan lampu hemat energi. Masyarakat cenderung memilih lampu yang murah dan mudah didapatkan di pasaran tanpa mengetahui dengan pasti konsumsi energi dan lampu tersebut. Hemat energi adalah suatu temayang menarik perhatian penuh di seluruh masyarakat umum, tapi dalam hubungan ini jarang dipikirkan ke masalah penerangan (Pijpaert, 1995). Yang dimaksud lampu terhemat energi saat iniadalah lampu yang mengkonsumsi daya listrik (watt) seminimal mungkin untuk menghasilkan cahaya tampak yang terpakai manusia sebesar mungkin. Saat ini penggunaan lampu neon TL (Tabung Fluoresen), CFL (Compact Fluorescent Lamp) atau lampu Swaballast dianggap sudah merupakan lampu hemat energi. Sesuai perkembangan teknologi perlampuan terdapat lampu yang lebih hemat dibanding lampu-lampu tersebut, yaitu LED (Light Emitting Dioda). Penghematan energi bukan sematamata menurunkan konsumsi energi tetapi dengan cara mengurangi kuat penerangan saja, namun bagaimana menyediakan penerangan tanpa mengorbankan kualitas pelayanan cahaya bagi mata manusia. Prinsipnya menyediakan cahaya saat dibutuhkan dalam jumlah dan kualitas yang cukup.1.3 Identifikasi MasalahBeredarnya Lampu LED menjadi pengganti Lampu Hemat Energi (LHE) atau lampu Swabalast di Indonesia, yang menjanjikan penyerapan daya rendah dengan cahaya yang lebih terang, menyebabkan masyarakat banyak berpindah dari penggunaan lampu tabung dan lampu pijar ke jenis lampu ini. Bentuk lampu, variasi daya lampu, umur lampu maupun perbandingan terang lampu yang ditawarkan oleh produsen dalam label kemasan menambah daya tarik bagi para konsumen untuk menggunakannya. Oleh karena itu dilakukan penelitian untuk membandingkan lampu LED dengan lampu yang sudah ada untuk mengetahui karakteristik lampu tesebut. .1.4 Batasan MasalahAgar tujuan penelitian ini tercapai dan supaya masalah dalam penelitian ini lebih terarah, maka penulis perlu membatasi masalah dalam penelitian ini. Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :1. Dalam penelitian ini difokuskan untuk mengetahui besarnya konsumsi tegangan,arus, daya listrik, lumen dan lux pada lampu CFL, Pijar dan LED.2. Dalam penelitian ini dilakukan terhadap 3 jenis Lampu yaitu CFL, Pijar dan LED.1.5 Rumusan MasalahBerdasarkan uraian latar belakang di atas, maka penulis akan menentukan berbagai permasalahan yang akan dianalisis sebagai berikut:1. Bagaimana Karakteristik Lampu CFL, Pijar dan LED2. Bagaimana Konsumsi arus dan daya listrik pada lampu CFL, Pjar dan LED3. Bagaimana efisiensi lampu CFL, Pijar dan LED1.6 Tujuan PenelitianTujuan penelitian ini untuk mengetahui:1. Karakteristik Lampu CL, Pijar dan LED; dan2. Perbandingan konsumsi arus dan daya listrik antara lampu CFL, Pijar dan LED1.7 Manfaat PenelitianAdapun manfaat dari penelitian ini adalah :1. Bagi Penulis.a. Sebagai syarat untuk memenuhi penyusunan Tugas Akhir guna mendapatkan gelarSarjana dari program studi Pendidikan Teknik Elektro di Universitas Pendidikan Indonesia.b. Sebagai wahana guna mengembangkan wawasan, pengetahuan, dan konsep mengenai karakteristik lampu berbasis LED serta perbandingan konsumsi daya bila dibandingkan dengan lampu yang sudah ada.2. Bagi Universitas Pendidikan Indonesia.Tugas Akhir ini diharapkan dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam upaya penghematan energi listrik di lingkungan Universitas khususnya di gedung FPTK, tanpa mengurangi kualitas cahaya sesuai SNI.3. Bagi Pembaca.Sebagai media informasi perihal karakteristik lampu berbasis LED serta perbandingan konsumsi daya bila dibandingkan dengan lampu yang sudah ada. Tugas Akhir ini juga diharapkan dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam upaya penghematan energi listrik tanpa mengurangi kualitas cahaya sesuai dengan SNI.

1.8 Metodologi Penelitian1. Studi literaturMetode ini digunakan untuk mengumpulkan informasi-informasi dan pengetahuan sebagai referensi dalam melakukan penelitian tersebut. Meliputi definisi Lampu CFL, Pijar dan LED2. Pengumpulan dataMeliputi pengumpulan data dengan mengamati pada setiap bagian Lampu CFL, Pijar dan LED yang didapat pada saat penelitian.3. Pengolahan dan analisaMeliputi data perhitungan yang telah didapat dan diamati pada saat penelitian Lampu CFL, Pijar dan LED.1.9 Sistematika PenulisanUntuk memudahkan pemahaman isi dari laporan tugas akhir ini, maka laporan ini dibagi dalam Lima bab. Adapun kelima bab tersebut adalah:BAB I PENDAHULUANBab ini berisikan tentang latar belakang, manfaat, tujuan penulisan, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi, sistematika penulisan dan jadwal pelaksanaan.BAB II STUDI PUSTAKABab ini berisikan tentang teori mengenai Lampu CFL, Pijar dan LED.BAB III PEMBAHASANBab ini berisikan tentang Karakteristik Lampu CFL, Pijar dan LED.BAB IV HASIL DAN ANALISISBab ini berisikan tentang Perbandingan Lampu CFL, Pijar dan LED.BAB V PENUTUPBab kesimpulan dan saran.DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN

BAB IISTUDI PUSTAKA2.1 Pencahayaan2.1.1 Teori Dasar Mengenai CahayaCahaya hanya merupakan satu agian beragai jenis gelombang elektromagnetis yang terbang ke angkasa. Gelombang tersebut memiliki panjang dan frekuensi tertentu, yang nilainya dapat dibedakan dari energi cahaya lainnya dalam spektrum elektromagnetis.Cahaya dipancarkan dari suatu benda dengan fenomena sebagai berikut: Pijar padat dan cair memancarkan radiasi yang dapat dilihat bila dipanaskan sampai 1000K. Intensitas meningkat dan penampakan menjadi semakin putih jika suhu naik. Muatan Listrik Jika arus listrik dilewatkan melalui gas maka atom dan molekul memancarkan radiasi dimana spektrumnya merupakan karakteristik dari elemen yang ada. Electro luminescence: Cahaya dihasilkan jika arus listrik dilewatkan melalui padatan tertentu seperti semikonduktor atau bahan yang mengandung fosfor. Photoluminescence: Radiasi pada salah satu panjang gelombang diserap, biasanya oleh suatu padatan, dan dipancarkan kembali pada berbagai panjang gelombang. Bila radiasi yang dipancarkan kembali tersebut merupakan fenomena yang dapat terlihat maka radiasi tersebut disebut fluorescence atau phosphorescence.Cahaya nampak, seperti yang dapat dilihat pada spektrum elektromagnetik, diberikan dalam Gambar 1, menyatakan gelombang yang sempit diantara cahaya ultraviolet (UV) dan energi inframerah (panas). Gelombang cahaya tersebut mampu merangsang retina mata, yang menghasilkan sensasi penglihatan yang disebut pandangan. Oleh karena itu, penglihatan memerlukan mata yang berfungsi dan cahaya yang nampak.

Gambar Radiasi yang Tampak(Biro Efisiensi Energi,2005)Sumber cahaya memancarkan energi dalam bentuk gelombang yang merupakan bagian dari kelompok gelombang elektromagnetik. Gambar 1 menunjukkan sumber cahaya alam dari matahari yang terdiri dari cahaya tidak tampak dan cahaya tampak.

Gambar Kelompok Gelombang ElektromagnetikKecepatan rambat V gelombang elektromagnetik di ruang bebas km/det. Jika frekuensi energinya = f dan panjang gelombangnya (lambda), maka berlaku :

Panjang gelombang tampak berukuran antara 380m sampai dengan 780m seperti pada tabel berikut ini.Tabel Panjang GelombangWarnaPanjang Gelombang (m)

Ungu380 420

Biru420 495

Hijau495 566

Kuning566 589

Jingga589 627

Merah627 780

2.1.2 Definisi dan Istilah yang Umum DigunakanLumen: Satuan flux cahaya; flux dipancarkan didalam satuan unit sudut padatan oleh suatu sumber dengan intensitas cahaya yang seragam satu candela. Satu lux adalah satu lumen per meter persegi. Lumen (lm) adalah kesetaraan fotometrik dari watt, yang memadukan respon mata pengamat standar. 1 watt = 683 lumens pada panjang gelombang 555 nm.Efficacy Beban Terpasang: Merupakan iluminasi/terang rata-rata yang dicapai pada suatu bidang kerja yang datar per watt pada pencahayaan umum didalam ruangan yang dinyatakan dalam lux/W/m.Perbandingan Efficacy Beban Terpasang: Merupakan perbandingan efficacy beban target danbeban terpasang.Luminaire: Luminaire adalah satuan cahaya yang lengkap, terdiri dari sebuah lampu atau beberapa lampu, termasuk rancangan pendistribusian cahaya, penempatan dan perlindungan lampu-lampu, dan dihubungkannya lampu ke pasokan daya. Lux: Merupakan satuan metrik ukuran cahaya pada suatu permukaan. Cahaya rata-rata yang dicapai adalah rata-rata tingkat lux pada berbagai titik pada area yang sudah ditentukan. Satu lux setara dengan satu lumen per meter persegi.Tinggi mounting: Merupakan tinggi peralatan atau lampu diatas bidang kerja.Efficacy cahaya terhitung: Perbandingan keluaran lumen terhitung dengan pemakaian daya terhitung dinyatakan dalam lumens per watt.Indeks Ruang: Merupakan perbandingan, yang berhubungan dengan ukuran bidang keseluruhan terhadap tingginya diantara tinggi bidang kerja dengan bidang titik lampu.Efficacy Beban Target: Nilai efficacy beban terpasang yang dicapai dengan efisiensi terbaik, dinyatakan dalam lux/W/m.Faktor pemanfaatan (UF): Merupakan bagian flux cahaya yang dipancarkan oleh lampu-lampu, menjangkau bidang kerja. Ini merupakan suatu ukuran efektivitas pola pencahayaan.Intensitas Cahaya dan Flux: Satuan intensitas cahaya I adalah candela (cd) juga dikenal dengan international candle. Satu lumen setara dengan flux cahaya, yang jatuh pada setiap meter persegi (m2) pada lingkaran dengan radius satu meter (1m) jika sumber cahayanya isotropik 1-candela (yang bersinar sama ke seluruh arah) merupakan pusat isotropik lingkaran. Dikarenakan luas lingkaran dengan jari-jari r adalah 4r2, maka lingkaran dengan jari-jari 1m memiliki luas 4m2, dan oleh karena itu flux cahaya total yang dipancarkan oleh sumber 1- cd adalah 41m. Jadi flux cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya isotropik dengan intensitas I adalah:Flux cahaya (lm) = 4 intensitas cahaya (cd)Perbedaan antara lux dan lumen adalah bahwa lux berkenaan dengan luas areal pada mana flux menyebar 1000 lumens, terpusat pada satu areal dengan luas satu meter persegi, menerangi meter persegi tersebut dengan cahaya 1000 lux. Hal yang sama untuk 1000 lumens, yang menyebar ke sepuluh meter persegi, hanya menghasilkan cahaya suram 100 lux.Hukum Kuadrat TerbalikHukum kuadrat terbalik mendefinisikan hubungan antara pencahayaan dari sumber titik dan jarak. Rumus ini menyatakan bahwa intensitas cahaya per satuan luas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumbernya (pada dasarnya jari-jari).E = I / d2Dimana E = Emisi cahaya, I = Intensitas cahaya dan d = jarak Bentuk lain dari persamaan ini yang lebih mudah adalah:E1 d1 = E2 d2Jarak diukur dari titik uji ke permukaan yang pertama-tama kena cahaya kawat lampu pijar jernih, atau kaca pembungkus dari lampu pijar yang permukaannya seperti es.Suhu Warna Suhu warna, dinyatakan dalam skala Kelvin (K), adalah penampakan warna dari lampu itu sendiri dan cahaya yang dihasilkannya. Bayangkan sebuah balok baja yang dipanaskan secara terus menerus hingga berpijar, pertama-tama berwarna oranye kemudian kuning dan seterusnya hingga menjadi putih panas. Sewaktu-waktu selama pemanasan, kita dapat mengukur suhu logam dalam Kelvin (Celsius + 273) dan memberikan angka tersebut kepada warna yang dihasilkan. Hal ini merupakan dasar teori untuk suhu warna. Untuk lampu pijar, suhu warna merupakan nilai yang sesungguhnya; untuk lampu neon dan lampu dengan pelepasan intensitas tinggi (HID), nilainya berupa perkiraan dan disebut korelasi suhu warna. Di Industri, suhu warna dan korelasi suhu warna kadang-kadang digunakan secara bergantian. Suhu warna lampu membuat sumber cahaya akan nampak hangat, netral atau sejuk. Umumnya, makin rendah suhu, makin hangat sumber, dan sebaliknya.Perubahan Warna Kemampuan sumber cahaya merubah warna permukaan secara akurat dapat diukur dengan baik oleh indeks perubahan warna. Indeks ini didasarkan pada ketepatan dimana serangkaian uji warna dipancarkan kembali oleh lampu yang menjadi perhatian relatif terhadap lampu uji, persesuaian yang sempurna akan diberi angka 100. Indeks CIE memiliki keterbatasan, namun cara ini merupakan cara yang sudah diterima secara luas untuk sifat-sifat perubahan warna dari sumber cahaya.Tabel 1. Penerapan kelompok perubahan warna (Biro Efisiensi Energi, 2005)Kelompok perubahan warnaIndeks (Ra) umum Perubahan Warna CIEPenerapan khusus

1ARa > 90Dimana perubahan warna yang akurat diperlukan misal pemeriksaan warna cetakan

1B80 < Ra < 90Dimana pertimbangan warna yang akurat penting atau perubahan warna yang baik diperlukan untuk alasan penampilan misal cahaya peraga

260 < Ra < 80Dimana perubahan warna yang cukup/ moderate diperlukan

340 < Ra < 60Dimana perubahan warna memiliki sedikit arti namun adanya penyimpangan warna tidak dapat diterima

420 < Ra < 40Dimana perubahan warna tidak ada penting sama sekali dan penyimpangan warna dapat diterima

Kesalah pahaman yang umum terjadi adalah bahwa suhu warna dan perubahaan warna keduanya menjelaskan sifat yang sama terhadap lampu. Selain itu, suhu warna menjelaskan penampilan warna sumber cahaya dan cahaya yang dipancarkannya. Perubahan warna menjelaskan bagaimana cahaya merubah warna suatu objek. 2.1.3 2.2 Pengertian Lampu Pijar, CFL dan LED2.2.1 Pengertian LampuLampu pijar (incandescent lamp) menggunakan filamen tipis di dalam bola kaca yang hampa udara. Arus listrik mengalir dan memanaskan filamen. Pada suhu yang sangat tinggi, cahaya akan berpijar pada filamen tersebut. Apabila bohlam bocor dan oksigen menyentuh filamen panas, reaksi secara kimia akan terjadi sehingga lampu rusak dan tidak dapat digunakan lagi. Cahaya lampu pijar dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik dalam suatu kawat halus. Dalam kawat ini, energi listrik diubah menjadi panas dan cahaya. Kalau suhu ditingkatkan, panjang gelombangakan bergeser. Maksimum grafik energi akan bergeser ke arah gelombang yang lebih pendek, kearah warna ungu. Bola lampu pijar terdiri dari hampa udara atau berisi gas, yang dapat menghentikan oksidasi dari kawat pijar tungsten/wolfram, namun tidak akan menghentikan penguapan. Warna gelap bola lampu dikarenakan tungsten yang teruapkan mengembun pada permukaan lampu yang relatif dingin. Dengan adanya gas inert, akan menekan terjadinya penguapan, dan semakin besar berat molekulnya akan makin mudah menekan terjadinya penguapan.

Gambar 3. Lampu pijar dan diagram alir energi lampu pijar.Di antara 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 4. Rangkaian lampu TL ( neon).Gambar 5. Diagram alir energi lampu TL.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 di pasaran lampu dan memiliki bentuk bulat atau segi empat. Produk di pasaran tersedia dengan gir pengontrol yang sudah terpasang (GFG) atau terpisah (CFN).

Gambar 6. Lampu neon kompak atau LHE.

Cahaya pada LED adalah energi elektromagnetik yang dipancarkan dalam bagian spektrum yang dapat dilihat. Cahaya 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.LED adalah sejenis diodasemikonduktor 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.Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction.

Gambar 2.Perpindahan elektron pada sebuah LED.Darimana kita tahu sebuah produk memiliki kualitas yang baik.Tentunya dari hasil pengujian yang dilakukannya. Hal yang samajuga berlaku untuk LED. Sebelum dipasarkan lampulampu LED melalui tahap pengujian, untuk memastikan kualitasnya.Tahap pengujian tersebut dinamakan binning process. Pada LED ada empat hal yang harus dibuktikan melalui proses binning, yaitu konsistensi warna, colour rendering, usia pakai (lifetime), dan efikasi (jumlah cahaya per daya) yang dinyatakan dalam satuan lumen per watt (LPW). Fungsi binning adalah memastikan setiap LED yang dihasilkan memenuhi standar tersebut. Jika sebuah lampu LED memenuhi setiap standar, maka ia akan memperoleh predikat Bin 1. Predikat ini terus menurun ke Bin 2, Bin 3, dan seterusnya, sesuai dengan tingkat pemenuhan standar kualitas dari setiap lampu LED yang diuji.Makin besar angka Bin-nya, artinya makin tidak memenuhi standarlah si lampu yang diuji.Dari hasil binning ini, hanya lampu berpredikat Bin 1 dan Bin 2 yang dinyatakan lulus dan siap dipasarkan. Bagaimana nasib lampulampu LED dengan predikat Bin3 dan seterusnya. Lampulampu ini tetap dijual juga, karena tidak lulus binningbukan berarti tidak bisa dipakai.Harganya pun jelas lebih rendah daripada LED yang lulus uji.Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus. listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju.2.4 Perhitungan Lumen Flux cahaya () adalah jumlah keseluruhan watt cahya dengan satuan lumen, disingkat dengan lm. Satu watt cahaya kira kira sama dengan 680 lumen. Angka perbandingan 680 ini dinamakan ekivalen pancaran fotometris. Intensitas cahaya (I) adalah flux cahaya persatuan sudut ruang yang dipancarkan ke suatu arah tertentu yang diukur dalam satuan candela (cd). Sedangkan steradian adalah sudut ruang pada titik tengah bola antara jari-jari terhadap batas luar permukaan bola sebesar kuadrat jari-jarinya.

Gambar SteradianKarena luas permukaan bola , maka di sekitar titik tengah bola terdapat sudut ruang yang masing-masing steradian. Jumlah streradian suatu sudut ruang dinyatakan dengan lambang (omega) (steradian)Luminansi adalah jumlah cahaya yang dipantulkan atau diteruskan oleh suatu obyek. Permukaan yang lebuh gelap akan memantulkan cahaya yang lebih sedikit daripada permukaan yang lebih terang, karena itu dibutuhkan iluminansi yang sama dengan permukaan yang lebih terang.2.2.2 2.2.3 PrinsipKerjaPLTMHPLTMH bekerja ketika air dalam jumlah dan ketinggian tertentu dijatuhkan melalui pipa pesat (penstok) dan menggerakan turbin yang dipasang diujung bawah pipa. Putaran turbin di kopel (dihubungkan) dengan generator sehingga generator berputar dan menghasilkan energi listrik. Listrik yang dihasilkan dialirkan melalui kabel listrik ke rumah-rumah penduduk atau konsumen lainnya. Jadi PLTMH mengubah energi potensial yang berasal dari air menjadi energi listrik. Untuk memanfaatkan energi air dengan tepat dan menghasilkan energi listrik yang baik, diperlukan peralatan yang sesuai dan perencanaan yang baik.2.2.4 Komponen PLTMHKomponen-komponen sipil yang ada pada PLTMH, yakni:1. Bendung pengalihan (Diversion Weir);2. Intek (saluran pemasukan);3. Bak pengendap (Sand Trap);4. Saluran pembawa ((Head Race Channel);5. Saluran pelimpah(Spillway);6. Bak penenang;7. Saringan;8. Pipa pesat(Penstock);9. Rumah pembangkit(Power House); dan10. Saluran pembuang(Tailrace Channel).Komponen Mekanikal Dan Elektrikal terdiri dari :1. TurbinTurbin merupakan peralatan mekanik yang mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik (putaran). Air yang memiliki tekanan dan kecepatan tertentu menumbuk sudut-sudut turbin dan memutarrunnerturbin sehingga berputar dengan daya yang sebanding dengan daya dari potensi air.2. GeneratorGenerator merupakan komponen yang berfungsi merubah energimekanik berupa putaran menjadi energi listrik. Generator yang digunakan biasanya jenis arus bolak balik (AC) dengan frekuensi 50 hz pada putaran 1500 rpm. Energi listrik yang dihasilkan dapat berupa 1 fasa (2 kabel) atau 3 fasa (4 kabel) dengan tegangan 220/380 volt. Generator diputar oleh turbin melalui kopel langsung atau melaluipuleydan sabuk(belt). Ada dua jenis generator yang banyak digunakan untuk PLTMH, yaitu generator sinkron dan motor induksi sebagai generator (generator induksi).3. Peralatan KontrolMetode kontrol yang di gunakan adalah :a. Metode kontrol supervisory yang diklasifikasi lagi menjadi : pengawasan terus menerus, kontrol jarak jauh, dan kontrol berkala.b. Metode kontrol operasional yang diklasifikasi menjadi: kontrol manual, konrol manusia, dan kontrol otomatis.c. Metode kontrol output yang meliputi kontrol jaringan, kontrol level air, kontrol debit, dan kontrol operasional.Selain itu sebuah PLTMH harus juga dilengkapi dengan kebutuhan minimum untuk suatu sistem pembangkit listrik pedesaan, meliputi :a. Voltmeter untuk tegangan keluaran.b. Voltmeter untuk beban dummy.c. Amperemeter untuk keluaran generator.d. Hourmeter untuk waktu operasional.e. kWH meter dan kVARH meter untuk mengetahui total energi yang diproduksi oleh pembangkit.4. Peralatan PengamanUntuk melindungi dan mengatasi gangguan yang timbul pada sistem pembangkit seperti :a. Kelebihan kecepatan turbin dan generator (over speed).b. Kekurangan tegangan (voltage drop).c. Kelebihan tegangan. (over voltage).d. Kelebihan arus (over load).

Maka pada PLTMH dibutuhkan peralatan-peralatan pengaman seperti :a. NFB (No Fuse Breaker ) atau MCCB (Molded Case Circuit Breaker) untuk mendeteksi kelebihan arus.b. IGC (Induction Generator Controller) atau ELC (Electronic Load Controller) untuk mengatur dummy sebagai kontrol terhadap perubahan kecepatan dan tegangan.c. MC (Magnet Contactor) untuk menghubungkan atau memutuskan rangkaian.5. No Fuse Breaker (NFB)NFB berfungsi untuk menghubungkan dan memutus tegangan/arus utama dengan sirkuit atau beban, selain itu berfungsi juga untuk memutuskan/melindungi beban dari arus yang berlebihan ataupun jika terjadi hubung singkat.Cara kerja NFB, ketika arus yang mengalir melaluinya melebihi dari nilai yang tertera pada NFB, maka secara otomatis NFB akan memutuskan arusnya gambar 7 diatas adalah NFB 3 Phase umumnya digunakan pada sirkuit induktion motor atau control panel.6. Induction Generator Controller (IGC) Atau Electronic Load Controller(ELC).a. ELC (Electronic Load Controller)Electronic Load Controller(ELC) berfungsi sebagai pengatur speed turbin (governor) untuk sistim pembangkit dengan generator sinkron.Prinsip kerja pengatur beban elektronis (Electronic Load Controller, ELC) ini adalah ELC akan memonitor frekuensi sistem secara terus menerus. Frekuensi hasil monitor akan dibandingkan dengan frekuensi offset (nilai frekuensi yang sudah ditentukan sebelumnya sesuai dengan nilai toleransi yang diijinkan). Hasil dari perbandingan digunakan untuk mengatur besar-kecilnyaballastloadssecara otomatis yakni dengan cara menambah atau mengurangiballastloadssebagai kompensasi beban utama yang pemakaiannya tidak menentu, sehingga diharapkan total beban generator PLTMH akan terjaga pada beban aman dan putaran generator menjadi relatif mendekati putaran konstan.Pengaturan putaran generator mikrohidro dengan beban komplemen menggunakan sakelar elektronik yang terdiri atas tiga bagian utama, yaitu :1. Sensor Arus Dan Rangkaian KontrolAlat ini berfungsi untuk mendeteksi perubahan arus beban yang dihasilkan oleh generator sebagai akibat adanya perubahan arus pada beban konsumen yang kemudian akan dibandingkan dengan harga referensi yang telah ditentukan. Selanjutnya rangkaian kontrol akan memberikan aksi atas perubahan tersebut dengan memberikan trigger pada SCR sesuai dengan perubahan yang terjadi.2. Sakelar Elektronik (SCR)Digunakannya SCR karena dengan menggunakan arus pengontrol yang kecil dapat men-switcharus yang jauh lebih besar. SCR berfungsi sebagai pemutus dan penghantar arus ke beban komplemen yang pengoperasiannya diatur oleh modul kontrol berdasarkan perubahan yang terjadi. Penghantaran dan pemutusan arus dapat dilakukan dengan cara mengatur sudut penyalaan. Modul kontrol yang digunakan adalah modul kontrol yang mendeteksi perubahan arus dan mengubahnya menjadi tegangan, kemudian mengaktifkan gate SCR dengan perubahan arus yang terjadi.3. Beban KomplemenBeban komplemen digunakan sebagai tempat pengalihan daya dari perubahan yang terjadi pada beban sebenarnya dengan tujuan untuk menjaga agar putaran generator tetap konstan meskipun terjadi perubahan arus pada beban sebenarnya.b. IGC (Induction Generator Controller)Induction Generator Controller(IGC) berfungsi sebagai pengatur tegangan (Automatic Voltage Regulator) untuk sistim pembangkit dengan generator asinkron (IMAG). Dengan cara menyeimbangkan antara daya turbin (input power) dengan daya generator (output power).7. Kontaktor Magnet (MagneticContactor)MagneticContactor(MC) adalah sebuah komponen yang berfungsi sebagai penghubung/kontak dengan kapasitas yang besar dengan menggunakan daya minimal. Dapat dibayangkan MC adalah relay dengan kapasitas yang besat. Umumnya MC terdiri dari 3 pole kontak utama dan kontak bantu (aux. contact). Untuk menghubungkan kontak utama hanya dengan cara memberikan tegangan pada koil MC sesuai spesifikasinya.Komponen utama sebuah MC adalah koil dan kontak utama. Koil dipergunakan untuk menghasilkan medan magnet yang akan menarik kontak utama sehingga terhubung pada masing-masing pole.8. BebanBallast (Ballast Load)Bebanballasthanya digunakan pada PLTMH dengan pemakaian kontrol beban (ELC/IGC) sedangkan pada PLTMH tanpa kontrol tidak menggunakan bebanballast. Pada PLTMH tanpa menggunakan kontrol, tegangan dan frekuensi akan naik dan turun sesuai dengan perubahan beban konsumen, hal ini akan mengakibatkan lampu dan peralatan elektronik akan cepat rusak.Bebanballastdigunakan untuk membuang energi listrik yang dibangkitkan oleh generator tetapi tidak terpakai oleh konsumen. Sehingga daya yang dihasilkan generator dengan daya yang dipakai akan seimbang, hal ini dimaksudkan untuk menjaga tegangan dan frekuensi generator tetap stabil.2.3 Digital Load Controller (DLC)2.3.1 Pengertian DLCDLC berfungsi sebagai pengatur speed turbin (governor) untuk system pembangkit dengan generator sinkron. Sedangkan IGC berfungsi sebagai pengatur tegangan (AVR) untuk system pembangkit dengan generator asinkron (IMAG). Dengan cara menyeimbangkan antara daya turbin (input power) dengan daya generator (output power) dan mengatur besar kecilnya daya yang dibuang ke ballast load.DLC/IGC ini merupakan generasi baru dimana system controlnya berbasis MicroProcessor/MicroController, dimana dapat mengontrol pembangkit dengan ketelitian yang tinggi. Dengan sistem ini frequency generator dapat dikontrol dengan mudah dan akurat. Meskipun berbasis microprocessor, komponen-komponen DLC tahan terhadap tegangan spike/petir dan full static design. Nominal aplikasi frekuensi adalah 50 Hz atau 60 Hz, sesuai dengan setting pada switch. DLC disimpan pada box sesuai dengan kapasitasnya, yang dilengkapi dengan Circuit Breaker, kontaktor/motorized circuit breaker, dan metering. DLC dapat diaplikasikan untuk PLTMH yang beroperasi Parallel/Interkoneksi dengan grid. DLC sebagai pengatur speed turbin bekerja lebih simple dibanding dengan flow control. DLC tidak memerlukan pengaturan flow dan fly wheel untuk mengatur speed turbinnya. Dengan menambahkan satu unit synchronizer berikut proteksinya maka pembangkit tersebut dapat bekerja secara Isolated maupun Parallel/Interkoneksi.2.3.2 Prinsip Kerja DLCPada prinsipnya pengontrolan dengan DLC bertujuan agar daya yang dibangkitkan oleh Generator sinkron selalu sama besar dengan daya yang diserap sehingga dapat dibangkitkan tegangan dan frekuensi yang stabil dengan cara membuang kelebihan daya yang tidak digunakan oleh konsumen ke ballast load. Ballast load adalah bagian dari DLC, tidak untuk keperluan konsumen, ballast load merupakan beban resistif.Prinsip kerja dari DLC secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut. Apabila daya yang diserap oleh konsumen berubah akan terdeteksi oleh DLC dan dengan segera merubah daya yang masuk ke ballast load. Sistem ballast load DLC pada masing-masing phase terdapat dua step ballast. Ballast 1 akan terisi terlebih dahulu kemudian setelah ballast 1 penuh maka ballast 2 yang akan diisi. Begitu juga sebaliknya apabila konsumen membutuhkan daya maka ballast 2 dulu yang akan dikurangi, setelah ballast 2 kosong maka ballast 1 yang akan dikurangi lagi. Untuk pengaturan arus ballast digunakan SCR. SCR tidak lain merupakan saklar electronics yang mengatur besar kecilnya daya yang dibuang ke ballast load, yang mana SCR dikontrol oleh DLC secara otomatis.

Diagram selengkapnya DLC dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

DAFTAR PUSTAKAPrih, Sumardjati, dkk. (2008). Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 2. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.Saputro, Jimy Harto. (2013). Analisis Penggunaan Lampu LED pada Penerangan Dalam Rumah. Semarang : UNDIP Tembalang.Setiawidayat Sabar dan Sriyanto Wahyu. Karakteristik Lampu Hemat Energi (LHE) Merk Panasonic, Shinyoku, dan ACR Ditinjau Dari Pengaruh Suplai Tegangan Listrik. Malang : Universitas Widyagama MalangSukisno, Toto dan Nugroho, Yusuf. Analisis Pengaruh Kombinasi Lampu Pijar, TL Dan Lampu Hemat Energi Terhadap Kualitas Daya Listrik Di Rumah Tangga. Yogya : Universitas Negeri YogyakartaTjandrakusuma, Winarto. (2013). LED Sebagai Lampu Masa Depan yang Hemat Listrik dn Ramah Lingkungan. Bandung: Institut Teknologi BandungWahyu.(2012). Analisa Efisisensi Pemakaian Listrik dengan Lampu LED Untuk Penerangan Depot LPG Tg. Priok. Jakarta : Pertamina Learning Center.Zulfikar, Riki. (2012). Evaluasi Kebutuhan Daya Listrik dan Kemungkinan Untuk Penghematan Energi Listrik di Hotel Santika Bogor. Bogor : Universitas Pakuan Bogor.

DATA PRIBADINama: Muhamad KusdinarNIM: 0905929Alamat : Jl. Raya serang KM 14 Kebon Kalapa RT/RW 04/04 kec Kragilan Kab. Serang - Banten.Telepon: +62 856-9566-3932E-mail: [email protected]