Lampu pendar

Lampu pendar adalah salah satu jenis lampu lucutan gas yang menggunakan daya listrik untuk mengeksitasi uap raksa. Uap raksa yang tereksitasi itu menghasilkan gelombang cahaya ultraungu yang pada gilirannya menyebabkan lapisan fosfor berpendar dan menghasilkan cahaya kasatmata. Lampu pendar mampu menghasilkan cahaya secara lebih efisien daripada lampu pijar.
Lampu pendar dikenal dalam dua bentuk utama. Yang pertama berbentuk tabung panjang atau yang umum dikenal dengan lampu TL (tubular lamp) atau lampu neon dan yang kedua berukuran lebih kecil dengan tabung ditekuk menyerupai spiral atau tabung-tabung lurus pendek tersambung di ujungnya, umum disebut dengan istilah lampu CFL (compact fluorescent lamp) atau sering juga disebut lampu hemat energi (LHE).
Karena lampu pendar memiliki efisiensi lebih tinggi daripada lampu pijar, pemerintah Indonesia pernah mencanangkan program penggantian lampu pijar dengan lampu pendar secara gratis. Namun seiring dengan kemajuan teknologi, efisiensi pencahayaan diode cahaya atau lebih dikenal dengan lampu LED mulai setara dengan efisiensi pencahayaan lampu pendar walaupun harus dalam kondisi tertentu.

Penelitian awal

Fenomena pendaran (fosforesens) pada beberapa jenis batu dan material lain selama ratusan tahun, bahkan sebelum dipahami cara kerjanya. Sejak pertengahan abad XIX, eksperimen memperlihatkan suatu nyala terjadi dari bejana kaca hampa udara yang dilewati arus listrik. Penjelasan pertama kali dilakukan sekitar tahun 1845 oleh ilmuwan berkewarganegaraan Inggris, Sir George G. Stokes dari Universitas Cambridge. Dia menamakan fenomena ini sebagai fluorescence dari kata flourite, yaitu nama sebuah mineral yang dapat berpendar. Penjelasan ini berdasarkan sifat alamiah listrik dan fenomena cahaya yang dikembangkan pada tahun 1840an oleh Michael Faraday dan James Clerk Maxwell, keduanya ilmuwan dari Inggris.
Pada tahun 1857, seorang ilmuwan dari Prancis, Alexandre E. Becquerel menginvestigasi dua macam fenomena pendaran (fosforesens dan fluoresens). Dia berteori tentang pembuatan tabung pendaran serupa dengan yang dibuat pada masa kini. Becquerel bereksperimen dengan melapisi tabung vakum dengan material yang dapat berpendar dan kemudian menjadi dasar pengembangan lampu pendar selanjutnya.

Lampu generasi awal

Lampu pendar pertama dipatenkan dengan dokumen paten U.S. Patent No. 889,692 pada tahun 1901 oleh Peter Cooper Hewitt (1861-1921), seorang berkebangsaan Amerika Serikat. Lampu pendar tersebut bekerja dengan uap raksa tekanan rendah dan adalah prototipe pertama dari lampu pendar masa kini. Lampu tersebut digunakan untuk studio fotografi dan industri.
Pada tahun 1927, Edmund Germer, Friedrich Meyer, dan Hans Spanner mematenkan lampu dengan uap bertekanan tinggi dengan U.S. Patent No. 2,182,732 dan berikutnya George Inman bekerja sama dengan General Electric (GE) untuk membuat lampu pendar yang praktis. Lampu tersebut pertama dijual pada tahun 1938 dan dipatenkan pada tanggal 14 Oktober 1941 dengan U.S. Patent No. 2,259,040. Paten inilah yang kemudian dianggap menjadi dasar dari pembuatan lampu pendar modern.
Sedangkan lampu hemat energi (LHE) masa kini pertama dikembangkan oleh Edward E. Hammer, seorang insinyur dari General Electric saat terjadi krisis energi tahun 1970an. Walaupun pihak pimpinan GE menyukai rancangan tersebut, mereka memutuskan untuk tidak memasarkannya pada saat itu karena LHE membutuhkan fasilitas produksi baru yang akan memakan biaya $25 juta. Rancangan lampu tersebut pada akhirnya bocor dan disalin oleh pihak-pihak lain.

Operasi

Sebuah lampu pendar pada dasarnya selalu berbentuk tabung yang panjang terbuat dari kaca, dengan ruang kosong di dalamnya, dan terminal listrik pada ujungnya yang terhubung dengan catu daya. Tabung tersebut dapat dibentuk ke dalam berbagai macam bentuk seperti pada lampu pendar jenis LHE tabung kaca tersebut ditekuk ke dalam bentuk spiral atau bentuk lainnya. Sejumlah kecil raksa ditempatkan di dalam tabung pendar dan tabung tersebut diisi dengan gas argon.
Saat listrik dialirkan melalui tabung tersebut, listrik tersebut mengalir melalui gas argon dan membangkitkan atom-atom raksa dan menyebabkan sebagian di antara atom-atom tersebut menguap. Atom raksa menyerap energi dari elektron-elektron yang bergerak bebas dan menjadi dalam keadaan tereksitasi. Atom-atom raksa yang tereksitasi kemudian akan melepaskan energinya dalam bentuk cahaya pada panjang gelombang ultraungu.
Cahaya pada panjang gelombang ultraungu tidak dapat kasatmata dan oleh karena itu lampu pendar mensiasatinya dengan melapisi bagian dalam tabung kaca dengan lapisan fosfor. Fosfor yang terkena energi dari cahaya ultraungu akan berpendar, mengubah cahaya ultraungu menjadi cahaya kasatmata. Fosfor berbentuk serbuk yang berwarna putih yang dapat dilihat pada lampu pendar yang pecah.

Starter (Penghidup)

Starter atau penghidup pada dasarnya adalah suatu saklar otomatis yang akan mati setelah jangka waktu tertentu. Starter akan membiarkan arus listrik mengalir melalui elektrode pada kedua ujung tabung kaca dan memanaskannya hingga mulai melepaskan elektron. Starter akan terbuka setelah beberapa detik dan tegangan listrik di antara kedua ujung tabung menyebabkan aliran elektron mengalir dalam tabung dan mengionisasi uap raksa.

Ballas (Pemberat)

Ballas atau pemberat bekerja sebagai pengatur arus listrik. Ballas menyediakan kondisi yang tepat untuk menghidupkan dan mengoperasikan lampu pendar. Jika tegangan listrik pada lampu pendar tidak diatur, maka besar arus listrik yang mengalir melalui lampu akan meningkat pesat dan dapat menyebabkan hancurnya komponen-komponen. Ballas bekerja mengatur tegangan dengan prinsip pembatasan arus.
Ada dua jenis ballas dalam lampu pendar, yang pertama adalah ballas magnetik dan yang kedua adalah ballas elektronik. Ballas magnetik bekerja dengan cara mencekik (bahasa Inggris: choke) arus pada titik yang sudah ditentukan berdasarkan siklus arus bolak-balik pada frekuensi jala-jala sumber, atau 50/60Hz. Sedangkan ballas elektronik menggunakan komponen-komponen elektronik aktif untuk membatasi arus dan bekerja pada frekuensi yang lebih tinggi (sekitar 25KHz). Beberapa orang mungkin dapat melihat kedipan cepat pada lampu pendar yang menggunakan ballas magnetik namun tidak untuk lampu yang menggunakan ballas elektronik. Ballas elektronik pada umumnya juga dapat menghidupkan lampu dengan lebih cepat, dengan lebih sedikit gangguan, dan dengan daya yang lebih rendah, sehingga membuat lampu pendar bekerja lebih efisien daripada ballas magnetik.