Illuminasi

BAB 1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

 Semakin pesatnya perkembangan kabupaten dan kota di Indonesia menuntut perbaikan sarana dan prasarana yang digunakan masyarakat. Perkembangan dan perbaikan jalan umum dari jalan propinsi sampai jalan lingkungan menuntut perlengkapan jalan seiring dengan kepadatan aktivitas pemakai jalan. Salah satu perlengkapan jalan yang sangat dibutuhkan adalah Penerangan (Illuminasi ) Jalan Umum (PJU).

Kondisi PJU sebagian besar daerah belum menggunakan alat pencatat dan pengukur listrik. Lampu- lampu yang dipakai masih banyak yang menggunakan lampu yang tidak sesuai dengan kebutuhan kelas jalan (lampu dengan daya watt tinggi tetapi lux rendah), dan juga semakin banyaknya lampu penerangan jalan liar yang dipasang sendiri oleh masyarakat. Di lain pihak PLN sebagai penyedia sarana energi listrik, melakukan perhitungan pemakaian energi listrik yang digunakan untuk PJU adalah pemakaian daya yang tercatat di kWH meter bagi PJU yang telah dipasang kWH meter dan PJU yang tidak dipasang kWH meter berdasarkan kelompok daya yang telah ditetapkan .

Biaya energi listrik untuk PJU diperoleh pemerintah daerah dari pajak penerangan jalan yang dipungut pada setiap bulan dari setiap pelanggan PLN berdasar prosentase rekening pelanggan listrik. Beban pembayaran rekening listrik PJU pada masing -masing kabupaten dan kota semakin lama semakin meningkat seiring dengan bertambahnya lampu PJU yang terpasang di jalan. Kondisi ini sangat memberatkan pemerintah kabupaten dan kota untuk menutup kekurangan biaya listrik untuk PJU. Karena beban yang semakin besar tersebut maka tak jarang di beberapa daerah, seringkali dijumpai pemda atau pemkot yang mempunyai tunggakan rekening listrik PJU yang tidak sedikit.

BAB 2

ISI

Konsep Dasar Penerangan

a.    Arus Cahaya / Fluks Cahaya ()

fluks cahaya adalah sebagai jumlah total cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya setiap detik.

 =

Dimana :

 = fluks cahaya dalam lumen (lm)

Q = Energi cahaya dalam lumen detik (lm.dt)

 t  = waktu dalam detik (dt)

b.    Intensitas Cahaya (I)

Adalah arus cahaya dalam lumen yang diemisikan setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah sumber cahaya (Hermawan, 2008).

I =                   

Dimana:

 = fluks cahaya dalam lumen (lm)

I  = intensitas cahaya dalam candela (cd) = 

 sudut ruang dalam steridian (sr)

c.    Iluminasi (E)

Iluminasi menurut Stevenson (1983:53) adalah (kuat penerangan) kepadatan arus gaya bercahaya yang jatuh pada permukaan seluas satu satuan luas, kalau permukaan diterangi secara seragam.

E =      

Dimana:

E = iluminasi dalam lux (lx) =

 = fluks cahaya dalam lumen (lm)

A = luas bidang (m²)

Karena arus cahaya   dan

maka

            E =

d.        Luminasi (L)

Adalah pernyataan kuantitatif jumlah cahaya yang dipatulkan oleh permukaan pada suatu arah (Muhaimin, 2001:12).

L =  

Maka

L =

Dimana:

L = luminasi dalam nit (nt) =

            I  = intensitas cahaya dalam candela (cd) = 

r = titik jarak / luas ()

e.         Efikasi Cahaya ()

Menurut Suryatmo (1996) efikasi cahaya adalah perbandingan fluks cahaya dengan daya.

 =       

Dimana:

 = efikasi cahaya dalam ( 

P = daya listrik dalam watt (w)

 = fluks cahaya dalam lumen (lm)

f.         Menentukan Jarak Tiang (J) Lampu yang dipasang pada Satu Sisi Jalan

Muhaimin (2001:181) menguraikan bahwa dalam menentukan jarak tiang faktor pemakaian dan faktor kehilangan sangat berpengaruh.

J =

g.      Menentukan Jumlah Lampu (n)

n = jarak

Jenis Lampu Listrik

a. Lampu Pijar

- lampu halogen

- lampu dingin

b. Lampu Fluoresen

- lampu fluoresen

- lampu neon

- lampu tabung yang berisi gas Neon menghasilkan sinar kemerahan.

c.                                                                                                                                        c. Lampu n

d.   Lampu merkuri  tekanan tinggi

e.    Lampu metal helida

Tabel 6. Jenis Lampu Penerangan Jalan Ditinjau dari Karakteristik dan Penggunaannya

Jenis Lampu	Efikasi rata-rata (lumen / watt)	Umur rencana rata-rata (jam)	Daya (watt)	Pengaruh thd warna obyek	Keterangan
Lampu tabung fluoresen tekanan rendah	60 – 70	8.000 –10.000	18 - 20	Sedang	-   untuk jalan kolektor dan     lokal -   efisiensi cukup tinggi tetapi berumur pendek -  jenis lampu ini masih       dapat digunakan untuk      hal-hal yang terbatas
Lampu gas merkuri tekanan tinggi (MBF/U)	50 – 55	16.000– 24.000	125; 250; 400; 700	Sedang	-     Untuk jalan kolektor, lokal, dan persimpangan -     Efisiensi rendah, umur panjang, dan ukuran lampu kecil -     Jenis lampu ini masih dapat digunakan secara terbatas
Lampu gas sodium tekanan rendah (SOX)	100-200	8.000 - 10.000	90 -180	Sangat buruk	-  untuk jalan kolektor, lokal,persimpangan, penyeberangan, terowongan, tempat peristirahatan (rest area), efisiensi sangat tinggi, umur cukup panjang, ukuran lampu besar. sehingga sulit untuk mengontrol cahayanya dan cahaya lampu sangat buruk karena warna kuning. -  Jenis lampu ini dianjurkan digunakan karena faktor efisiensinya yang sangat tinggi.
Lampu gas sodium tekanan tinggi (SON)	110	12.000- 20.000	150, 250, 400	Buruk	-   Untuk jalan tol, arteri, kolektor, persimpangan besar/luas dan interchange; efisiensi tinggi, umur sangat panjang, ukuran lampu kecil, sehingga mudah pengontrolan cahayanya; -  Jenis lampu ini sangat baik dan sangat dianjurkan untuk digunakan.

Sumber : Standar Nasional Indonesia (SNI) hlm. 13

Pengaturan Penerangan

Reflektor adalah permukaan yang digunakan memantulkan cahaya. Pantulan atau refleksi adalah suatu terminologi umum menjelaskan proses dimna sebagian arus cahaya tiba pada permukaan suatu bidang  dan tidak dapat menembus bidang tersebut. Pantulan dibagi menjadi 3 macam, yaitu; pantulan teratur, patulan difus, pantulan menyebar.

Kontur (garis bentuk) reflektor terdapat 2 kategori: konik (lingkaran, elips, parabola, dan hiperbola) kontur Lingkaran dapat digunakan memodifikasi arah pancaran cahaya dengan mengatur posisi lampu. Agar mendapatkan hasil yang maksimal, lampu dipasang diantara pusat dengan reflektor. Karena intensitas cahaya yang dipancarkan lampu ke reflektor akan dipantulkan kembali pada lampu sehingga cahaya yang dihasilkan sumber cahaya 2 kali lipat intensitas lampu

Penerangan Luar Ruangan

a.  Penerangan Jalan Raya

Muhaimin (2001:180) menjelaskan bahwa penerangan jalan mempertimbangkan 6 aspek:

1.      Kuat rata-rata penerangan ,

2.      Distribusi cahaya,

3.      Cahaya yang menyilaukan mata,

4.      Arah pancaran cahaya dan pembentukan bayangan,

5.      Warna dan perubahan warna,

6.   Lingkungan.

 b. Posisi lampu penerangan 

Ada 6 macam posisi pemancaran tiang lampu pada jalan             (Muhaimin, 2001:185) yaitu :

1.      Pemasangan dengan menggantung pada pertengahan jalan,

2.      Pemasangan pada satu sisi,

3.      Pemasangan pada 2 sisi jalan berhadapan,

4.      Pemasangan pada 2 sisi jalan berhadapan berselang-seling,

5.      Pemasangan  pada 2 sisi median jalan,

6.     
Pemasangan pada 2 sisi median jalan berselang-seling.

Gambar 1. Tipikal lampu jalan satu arah

Fungsi Penerangan Lampu

Penerangan jalan di kawasan perkotaan mempunyai fungsi antara lain :

1) Menghasilkan kekontrasan antara obyek dan permukaan jalan,

2) Mebagai alat bantu navigasi pengguna jalan,

3) Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan pengguna jalan, khususnya pada malam hari,

4) Mendukung keamanan lingkungan,

5) Memberikan keindahan lingkungan jalan.

Aplikasi

Untuk mencari perbandingan kehematan dalam penerangan lampu jalan maka kita memerlukan beberapa aplikasinya agar dapat ditarik suatu kesimpulan. Aplikasi itu sebagai berikut:

Keterangan: h    = tinggi tiang listrik b    = lebar jalan r     = jarak antara luminer dg  titik objek N   = garis normal     = sudut kemiringan lampu    = sudut yang dibentuk oleh sisi depan luminer  dengan garis lurus antara luminer dengan titik yang dituju    = sudut antara sinar datang dg   garis normal titik objek     = sudut sinar pancar lampu P    = daya

    Gambar 2. Aplikasi Penghitungan Lampu

Dalam merencanakan penataan lampu Penerangan Jalan Umum (PJU), harus menetapkan variabel yang ditetapkan dan variabel yang di ubah-ubah. Setelah semuanya telah ditentukan, maka kita bisa mencari perbandingan kehematannya.

Misal :    1.  variabel yang ditetapkan

                   - lebar jalan (b)              = 8 m

                   - tinggi tiang (h)            = 6 m

                   - lampu fluoresen

                     Jika diketahui daya (P)  lampu fluoresen 18 Watt, maka

                     Fluks cahaya () 900 lumen.

                     Jadi  1 Watt = 50 lumen

              2.  variabel yang diubah-ubah

                   - daya lampu (P)           = 20 watt, 40 watt, 60 watt, 80 watt, 100 watt

                   - sudut kemiringan (α)  = 15

Penyelesaian:

Langkah 1

-          Mencari nilai fluks cahaya (

 =

Kita tidak perlu menggunakan rumus diatas, karena kita sudah punya pedoman dari permisalan diatas.

1 Watt = 50 lumen

Langkah 2

-          Mencari nilai intensitas cahaya (I)

I =

Sebelum mencari intensitasnya, kita cari sudut ruangnya ( dahulu, caranya:  = 180 – (2α)

Langkah 3

-          Mencari nilai kuat penerangan (E)

E =

Dari rumus diatas kita bisa uraikan menjadi

E

Untuk mencari nilai (E), kita cari nilai (R)

Langkah 4

-          Mencari nilai luminasi (L)

L =

Dari rumus diatas bisa diuraikan lagi menjadi

L =  =  =

Langkah 5

-          Mencari nilai efikesi (

 =

NO	DATA				RUMUS
	B (m)	h (m)	P (W)	α (	= (lm)	I = (cd)	E = (lx)	L = ()	= (
1.	8	6	20	15	1000	6,67	0,17	0,014	50
2.	8	6	40	30	2000	16.67	0,35	0,032	50
3.	8	6	60	45	3000	33,33	0,46	0,052	50
4.	8	6	80	60	4000	66,67	0,46	0,074	50
5.	8	6	100	75	5000	166,7	0,31	0,095	50

Langkah 6

-          Mencari jarak tiang lampu yang dipasang pada salah satu sisi

J =

Dalam hal faktor kehilangan cahaya, kami mengambil sampel lingkungan yang bersih dalam waktu 1 tahun.

Disederhanakan menjadi

J =

Langkah 7

-          Mencari jumlah lampu yang akan dipasang (n)

n = jarak

semakin kecil nilai (n) yang dihasilkan maka semakin hemat

NO.	JARAK (J)	SUDUT (α)	JUMLAH LAMPU (n)
1.	122,5	15	1837,5
2.	245	30	7350
3.	367,5	45	16537,5
4.	490	60	29400
5.	612,5	75	45937,5

Lampu fluoresen yang paling hemat energi, dari segi standar keamanan dan standar efisiensi adalah Lampu fluoresen yang memiliki :

-          Daya (P) = 18-20 Watt

-          Sudut Kemiringan Reflektor (α) = 5 - 15

-          Fluks Cahaya () = 900-1000 lm

-          Iluminasi (E) = 5 – 30 lux

-          Luminasi (L) =  0,50

-          Efikasi () = 45 – 95

Dari kelima data lampu fluoresen yang telah dihitung, yang memenuhi standar penataan lampu Penerangan Jalan Umum  (PJU) adalah data lampu kesatu. Dengan perincian :

-          Daya (P) = 20 Watt

-          Sudut Kemiringan Reflektor (α) = 15

-          Fluks Cahaya () = 1000 lm

-          Iluminasi (E) =  0,17 lux

-          Luminasi (L) =  0,014

-          Efikasi () = 50 

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Untuk dapat mengoptimalkan penataan lampu Penerangan Jalan Umum  (PJU) dan menghemat energi, dapat dilakukan dengan aplikasi trigonometri:

1.         Aplikasi trigonometri dapat menentukan intensitas cahaya, iluminasi, luminasi, dan efikasi cahaya pada lampu Penerangan Jalan Umum (PJU).

2.         Untuk mengoptimalkan penataan lampu penerangan jalan umum agar tidak terjadi pemborosan energi listrik terlebih dahulu perlu diidentifikasi dan dijawab beberapa permasalahan sebagai berikut:

(1) Apakah lampu yang digunakan sudah sesuai dengan labar jalan

(2) Apakah penempatan lampu sudah memperhatikan daya pancar cahaya

(3) rumus apa saja yang digunakan dalam penataan lampu