Prinsip Lampu Sijago dan Konstruksi Lampu Sijago

Sumber cahaya listrik yang bekerja berdasarkan prinsip fenomena pemanasan disebut Lampu Boham. Dengan kata lain, lampu yang bekerja karena pemanasan filamen yang disebabkan oleh arus listrik yang mengalir melaluinya, disebut lampu boham.

Bagaimana Cara Kerja Lampu Boham?

Ketika suatu benda dipanaskan, atom di dalam benda tersebut menjadi terexcited secara termal. Jika benda tersebut tidak meleleh, elektron orbit luar dari atom tersebut melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi karena energi yang disuplai. Elektron pada tingkat energi yang lebih tinggi ini tidak stabil, mereka kembali jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah. Saat jatuh dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, elektron melepaskan energi ekstra mereka dalam bentuk foton. Foton-foton ini kemudian dipancarkan dari permukaan benda dalam bentuk radiasi elektromagnetik.

Radiasi ini akan memiliki panjang gelombang yang berbeda. Sebagian dari panjang gelombang tersebut berada dalam rentang panjang gelombang yang terlihat, dan sebagian besar panjang gelombang berada dalam rentang inframerah. Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam rentang inframerah adalah energi panas, sedangkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam rentang yang terlihat adalah energi cahaya.

Boham berarti menghasilkan cahaya yang terlihat dengan memanaskan suatu benda. Lampu boham bekerja berdasarkan prinsip yang sama. Sumber cahaya buatan sederhana menggunakan listrik adalah lampu boham. Di sini kita menggunakan arus listrik untuk mengalir melalui filamen tipis dan halus untuk menghasilkan cahaya yang terlihat. Arus tersebut meningkatkan suhu filamen hingga titik di mana filamen tersebut menjadi bersinar.

Sejarah Lampu Boham

Biasanya dianggap bahwa Thomas Edison adalah penemu lampu boham, tetapi sejarah sebenarnya tidak seperti itu. Ada banyak ilmuwan yang bekerja dan merancang prototipe untuk lampu boham sebelum Edison melakukannya. Salah satunya adalah fisikawan Inggris Joseph Wilson Swan. Dari catatan, ditemukan bahwa dia mendapatkan paten pertama untuk lampu boham. Kemudian Edison dan Swan bergabung untuk memproduksi lampu boham dalam skala komersial.

Konstruksi Lampu Boham

Filamen dilekatkan di antara dua kawat penghubung. Satu kawat penghubung dihubungkan ke kontak kaki dan yang lainnya diakhiri pada dasar logam bola. Kedua kawat penghubung tersebut melewati dukungan kaca yang dipasang di bagian tengah bawah bola. Dua kawat pendukung juga dilampirkan ke dukungan kaca, digunakan untuk mendukung filamen di bagian tengahnya. Kontak kaki dipisahkan dari dasar logam oleh bahan isolasi. Seluruh sistem dikapsulkan oleh bola kaca berwarna atau dilapisi fosfor atau transparan. Bola kaca mungkin diisi dengan gas inert atau dibiarkan vakum tergantung pada rating lampu boham.

Filamen lampu boham dikosongkan dengan rapat dengan bola kaca berbentuk dan ukuran yang sesuai. Bola kaca ini digunakan untuk mengisolasi filamen dari udara sekitar untuk mencegah oksidasi filamen dan untuk meminimalkan arus konveksi di sekitar filamen sehingga menjaga suhu filamen tetap tinggi.

Bola kaca tersebut dapat dibiarkan vakum atau diisi dengan gas inert seperti argon dengan persentase kecil nitrogen pada tekanan rendah. Gas inert digunakan untuk meminimalkan evaporasi filamen selama layanan lampu. Namun, karena aliran konveksi gas inert di dalam bola, ada peluang lebih besar untuk kehilangan panas filamen selama operasi.

Kembali lagi, vakum adalah insulasi panas yang hebat, tetapi ia mempercepat evaporasi filamen selama operasi. Dalam kasus lampu boham yang diisi gas, 85% argon dicampur dengan 15% nitrogen digunakan. Kadang-kadang kripton dapat digunakan untuk mengurangi evaporasi filamen karena berat molekul gas kripton cukup tinggi.

Namun, biayanya lebih mahal. Pada sekitar 80% tekanan atmosfer, gas-gas tersebut diisi ke dalam bola. Gas diisi ke dalam bola untuk lampu dengan rating lebih dari 40 W. Tetapi untuk bola kurang dari 40 W, tidak ada gas yang digunakan.

Berbagai bagian dari lampu boham ditunjukkan di bawah ini.

Filamen Lampu Boham

Pada hari ini, lampu boham tersedia dalam berbagai rating daya seperti 25, 40, 60, 75, 100, dan 200 watt, dll. Ada berbagai bentuk bola, tetapi pada dasarnya semua berbentuk bulat. Ada tiga bahan utama yang digunakan untuk membuat filamen lampu boham, yaitu karbon, tantalum, dan wolfram. Karbon sebelumnya digunakan sebagai bahan filamen, tetapi saat ini wolfram yang paling banyak digunakan untuk tujuan tersebut.

Titik lebur filamen karbon sekitar 3500oC, dan suhu operasi filamen ini sekitar 1800oC, sehingga peluang evaporasi sangat kecil. Karena filamen karbon, lampu boham bebas dari penggelapan karena evaporasi filamen. Penggelapan filamen lampu terjadi ketika molekul bahan filamen menumpuk di dinding dalam bola kaca karena evaporasi filamen selama operasi.

Penggelapan ini menjadi mencolok setelah masa hidup lampu yang panjang. Efisiensi lampu filamen karbon tidak baik, hanya sekitar 4,5 lumen per watt. Tantalum digunakan sebagai filamen, tetapi efisiensinya sangat buruk, hanya sekitar 2 lumen per watt. Ini karena tantalum jarang digunakan sebagai elemen filamen.

Bahan filamen yang paling banyak digunakan saat ini adalah wolfram karena efisiensi luminousnya yang tinggi. Wolfram dapat menghasilkan 18 lumen per watt ketika beroperasi pada 2000oC. Efisiensi ini dapat mencapai 30 lumen per watt ketika beroperasi pada 2500oC. Titik lebur yang tinggi adalah kriteria utama untuk bahan filamen karena harus bekerja pada suhu sangat tinggi tanpa menguap.

Meskipun wolfram memiliki titik lebur yang sedikit lebih rendah dibandingkan karbon, namun wolfram lebih disukai sebagai bahan filamen. Hal ini karena suhu operasi yang tinggi membuat wolfram lebih efisien secara luminous. Kekuatan mekanis filamen wolfram cukup tinggi untuk menahan getaran mekanis.

Masa Hidup Lampu Boham

Apapun teknologi pembuatannya, setiap jenis lampu boham memiliki masa hidup yang kira-kira. Hal ini disebabkan oleh fenomena evaporasi filamen yang dapat diminimalisir tetapi tidak dapat dihindari sepenuhnya.

Karena evaporasi filamen, bola kaca menjadi gelap seiring waktu. Karena evaporasi filamen, filamen menjadi lebih tipis yang membuat filamen kurang efisien secara luminous dan akhirnya filamen putus. Karena lampu boham langsung terhubung ke jalur pasokan listrik, fluktuasi tegangan pada jalur tersebut mempengaruhi kinerja bola.

Ditemukan bahwa efisiensi luminous lampu boham berbanding lurus dengan kuadrat tegangan pasokan, tetapi pada saat yang sama, masa hidup lampu berbanding terbalik dengan 13th hingga 14th pangkat tegangan pasokan. Keuntungan utama dari lampu boham adalah harganya murah dan sangat cocok untuk penerangan area kecil. Namun, lampu-lampu ini tidak efisien energi dan sekitar 90% energi listrik input hilang sebagai panas.

Ketersediaan Lampu Boham di Pasar

Ada berbagai bentuk dan ukuran bola yang menarik tersedia di pasar. Lampu PS30 memiliki bentuk pir, lampu T12 berbentuk tabung dengan diameter 1,5 inci, lampu R40 memiliki envelope reflektor dengan diameter 5 inci. Berdasarkan ketersediaan daya, bola-bola umum di pasar dengan 25, 40, 60, 75, 100, 150, dan 200W, dll. Kita dapat mengikuti tabel di bawah ini untuk mendapatkan data penting tentang lampu boham.