Evolusi Sebuah Bola Lampu

KOMPAS.com - Sejak ditemukan hampir dua abad silam, bola lampu yang menerangi bumi terus berkembang. Tuntutan hemat energi memicu inovasi hingga menghasilkan lampu yang kian efisien memanfaatkan energi. Fungsinya pun tak lagi menerangi rumah atau jalan, tetapi meluas, termasuk budidaya tanaman.

Ikhtiar Joseph Swann, Inggris, dan Thomas Alva Edison, Amerika Serikat, pada 1870-an menghasilkan bola lampu pijar. Meski mereka bukan penemu pertama lampu elektrik, usaha mereka memungkinkan produksi massal.

Cahaya lampu pijar berasal dari nyala filamen, kawat tipis dari tungsten. Saat lampu dinyalakan, arus listrik memanaskan filamen hingga suhu 2.200 derajat celsius hingga filamen berpijar. Supaya panas terkonsentrasi di sekitar filamen, tungsten ditempatkan dalam bola lampu kedap udara.

”Karena cahaya lampu dari proses pemanasan, kestabilan arus listrik menentukan nyala lampu,” kata dosen Program Studi Fisika Institut Teknologi Bandung, Rahmat Hidayat, Sabtu (11/10/2014). Tegangan listrik turun, suplai arus berkurang, lampu meredup. Pun sebaliknya.

Suhu pemanasan yang tak terlalu tinggi membuat pancaran sinar berwarna kuning. Intensitas cahaya atau tingkat kecerlangan lampu pijar hanya 15 lumen per watt. Akibatnya, untuk menghasilkan cahaya lebih terang butuh energi listrik besar.

Namun, sebesar apa pun arus listrik yang diberikan, lebih dari 90 persennya diubah jadi panas. Hanya 5 persen listrik yang diubah jadi cahaya. Itu jelas tidak efisien dan boros listrik.

Pemanasan filamen terus-menerus, lanjut Rahmat, akan mengikis permukaan
tungsten hingga penampang kawat mengecil hingga filamen putus dan lampu tak bisa digunakan lagi. Mudah putusnya filamen membuat usia hidup lampu hanya 1.000 jam atau empat bulan untuk pemakaian 8 jam per hari.

Lampu pendar

Sifat boros lampu pijar mendorong ilmuwan dan perekayasa mencari bola lampu baru lebih efisien terkait energi. Lahirlah lampu pendar atau lampu fluorosensi pada 1938.

Lampu ini paling banyak digunakan di Indonesia, baik tabung (tubular lamp/TL) maupun kompak. Sebagian masyarakat menyebutnya lampu neon karena banyak digunakan pada neon box atau papan reklame.

Sejatinya, kedua lampu itu berbeda jenis. Proses menghasilkan cahaya keduanya sama, lewat proses eksitasi elektron. Namun, kandungan gas yang dieksitasi berbeda. Eksitasi pada lampu neon hanya sekali, sedangkan lampu pendar dua kali.

Saat lampu dialiri listrik, elektroda pada ujung tabung lampu pendar memancarkan elektron bebas. Elektron itu akan mengionisasi gas argon dalam tabung bertekanan rendah.

Arus listrik membuat elektron bebas dan ion gas argon bergerak cepat dari satu elektroda ke elektroda lain. Arus listrik juga mengubah merkuri dalam tabung dari cair jadi gas. Proses itu akan membuat partikel bergerak (elektron dan ion) bertabrakan dengan atom merkuri. Akibatnya, elektron merkuri tereksitasi, turun ke tingkat energi lebih stabil dan melepaskan energi dalam bentuk foton atau cahaya ultraviolet.

Selanjutnya, cahaya ultraviolet akan mengeksitasi atom fosfor pada lapisan dalam tabung. Fosfor itu pula yang memberi warna putih tabung. Pada proses eksitasi lanjutan itu akan dihasilkan cahaya tampak putih terlihat mata. ”Variasi cahaya lampu pendar bisa diatur berdasarkan komposisi fosfor,” ujarnya.