Lampu Pijar

Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi.

Gambar 1 Lampu pijar

Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt. Energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara peredaran lampu pijar mulai dibatasi.

Bola lampu listrik sebenarnya ditemukan pada tahun 1879 secara bersamaan antara Sir Joseph Wilson Swan dan Thomas Alva Edison. Pada tanggal 5 Februari 1879, Swan adalah orang pertama yang merancang sebuah bola lampu listrik. Dia memperagakan lampu pijar dengan filamen karbon di depan sekitar 700 orang, tepatnya di kota Newcastle Upon Tyne, Inggris.

Namun, ia mengalami kesulitan untuk memelihara keadaan hampa udara dalam bola lampu tersebut. Di Laboratorium Edison – Menlo Park, Edison mengatasi masalah ini, dan pada tanggal 21 Oktober 1879, ia berhasil menyalakan bola lampu dengan kawat pijar yang terbuat dari karbon yang terus menyala selama 40 jam, setelah melakukan percobaan- percobaan lebih dari 1.000 kali. Saat itu efikasi lampunya sebesar 3 lumen/watt. 

Gambar 2 Joseph Swan dan lampu percobaannya

Pada tahun 1913, filamen karbon lampu Edison diganti dengan filamen tungsten atau wolfram, sehingga efikasi lampu dapat meningkat menjadi 20 lumen/watt. Sistem ini disebut system pemijaran (incandescence). Pada tahun yang sama bola lampu kaca yang tadinya dibuat berupa udara, kemudian diisi dengan gas bertekanan tinggi. Pada mulanya digunakan gas Nitrogen (N), setahun kemudian diganti dengan gas Argon (Ar) yang lebih stabil dan mempunyai sifat mengalirkan panas lebih rendah.

Gambar 3 Edison dan lampu percobaannya

Pada riset lainnya ditemukan bahwa dengan membentuk filamen menjadi spiral, maka panas yang timbul menjadi berkurang, sehingga meningkatkan efikasi lampu. Untuk meningkatkan efikasi lampu pijar, filamennya dibuat berbentuk spiral. Dengan berkembangnya teknologi, produksi lampu pijar hingga kini masih berjalan, bahkan lampu pijar mempunyai berbagai macam tipe. Secara umum lampu pijar mempunyai cahaya berwarna kekuningan yang menimbulkan suasana hangat, romantis dan akrab, sehingga cocok digunakan pada ruang-ruang berprivasi seperti ruang tamu, ruang keluarga, ruang makan dan toilet.

Lampu pijar ini mempunyai keunggulan antara lain :

• Mempunyai nilai ”color rendering index” 100% yang cahayanya tidak merubah warna asli obyek;
• Mempunyai bentuk fisik lampu yang sederhana, macam-macam bentuknya yang menarik, praktis pemasangannya;
• Dan harganya relatif lebih murah serta mudah didapat di toko-toko;
• Instalasi murah, tidak perlu perlengkapan tambahan;
• Lampu dapat langsung menyala;
• Terang-redupnya dapat diatur denga dimmer;
• Cahayanya dapat difokuskan.

Sedangkan kelemahan lampu pijar antara lain:

• Mempunyai efisiensi rendah, karena energi yang dihasilkan untuk cahaya hanya 10% dan sisanya memancar sebagai panas (400 ^oC);
• Mempunyai efikasi rendah yaitu sekitar 12 lumen/watt;
• Umur lampu pijar relatif pendek dibandingkan lampu jenis lainnya (sekitar 1000 jam);
• Sensitif terhadap tegangan;
• Silau.

Sudah lebih dari 1 abad manusia dapat menerangi kegelapan dengan lampu pijar ini yang kini telah mempunyai berbagai macam tipe pada GLS (General Lamp Service), antara lain :

1. Bohlam Bening
2. Bohlam Buram
3. Bohlam berbentuk lilin
4. Lampu Argenta
5. Lampu Superlux
6. Lampu Luster
7. Lampu Halogen

Komponen utama dari lampu pijar adalah bola lampu yang terbuat dari kaca, filamen yang terbuat dari wolfram, dasar lampu yang terdiri dari filamen, bola lampu, gas pengisi, dan kaki lampu.

Gambar 4 Bagian-bagian lampu pijar

1. Bola lampu
2. Gas bertekanan rendah (argon, neon, nitrogen)
3. Filamen wolfram
4. Kawat penghubung ke kaki tengah
5.  Kawat penghubung ke ulir 
6. Kawat penyangga
7. Kaca penyangga
8. Kontak listrik di ulir
9. Sekrup ulir
10. Isolator
11. Kontak listrik di kaki tengah

Pada dasarnya filamen pada sebuah lampu pijar adalah sebuah resistor. Saat dialiri arus listrik, filamen tersebut menjadi sangat panas, berkisar antara 2800 derajat Kelvin hingga maksimum 3700 derajat Kelvin. Ini menyebabkan warna cahaya yang dipancarkan oleh lampu pijar biasanya berwarna kuning kemerahan. Pada temperatur yang sangat tinggi itulah filamen mulai menghasilkan cahaya pada panjang gelombang yang kasatmata. Hal ini sejalan dengan teori radiasi benda hitam.

Indeks renderasi warna menyatakan apakah warna obyek tampak alami apabila diberi cahaya lampu tersebut dan diberi nilai antara 0 sampai 100. Angka 100 artinya warna benda yang disinari akan terlihat sesuai dengan warna aslinya. Indeks renderasi warna lampu pijar mendekati 100.

Efisiensi lampu atau dengan kata lain disebut dengan efikasi luminus adalah nilai yang menunjukkan besar efisiensi pengalihan energi listrik ke cahaya dan dinyatakan dalam satuan lumen per Watt. Kurang lebih 90% daya yang digunakan oleh lampu pijar dilepaskan sebagai radiasi panas dan hanya 10% yang dipancarkan dalam radiasi cahaya kasat mata.

Pada tegangan 120 volt, nilai keluaran cahaya lampu pijar 100 W biasanya adalah 1.750 lumen, maka efisiensinya adalah 17,5 lumen per Watt. Sementara itu pada tegangan 230 volt seperti yang digunakan di Indonesia, nilai keluaran bolam 100W adalah 1.380 lumen atau setara dengan 13,8 lumen per Watt. Nilai ini sangatlah rendah bila dibandingkan dengan nilai keluaran sumber cahaya putih "ideal" yaitu 242,5 lumen per Watt, atau 683 lumen per Watt untuk cahaya pada panjang gelombang hijau-kuning di mana mata manusia sangatlah peka. Efisiensi yang sangat rendah ini disebabkan karena pada temperatur kerja, filamen wolfram meradiasikan sejumlah besar radiasi inframerah.

Pada tabel di bawah ini terdaftar tingkat efisiensi pencahayaan beberapa jenis lampu pijar biasa bertegangan 120 volt dan beberapa sumber cahaya ideal.

Tabel 1 Efisiensi Pencahayaan lampu pijar

Referensi

1.    www.wikipedia.com
2.  Prih Sumardjati, dkk., Teknik Pemanfaatan Tenaga Listik Jilid 2, 2008.