Prinsip Dasar Lampu Pijar dan Lampu Halogen

Saat malam tiba, sumber penerangan yang umum pada saat sekarang adalah lampu. (dahulu nenek moyang kita menggunakan oncor atau ublik sebagai sumber penerangan malam hari). Lampu sekarang memiliki banyak jenis salah satunya yang paling familiar dan paling lama adalah lampu pijar. Sudah bertahun-tahun bahkan puluhan tahun kita mengenal benda ajaib hasil temuan Thomas alfa Edison ini. Namun tahukah kita bagaimana lampu pijar ini dapat menyala ? lampu menyala karena susu pak ! (mungkin ini jawaban yang konyol yang pernah saya dengar dari iklan susu balita, dan kita tahu bukan itu jawabannya, hehe). Lampu menyala karena listrik pak ! benar tapi kurang spesifik, karena setrika juga menggunakan listrik tapi tidak menyala , atau solder pun juga begitu. lalu bagaimana prinsip kerja lampu pijar tersebut?

Panas dan Berpijar

Lampu pijar terdapat suatu kawat yang sangat tipis yang biasa disebut filament. Filament ini terbuat dari tungsten dan memiliki hambatan yang besar. Saat arus listrik mengalir electron electron  dalam rangkaian mengalir melalui filament ini. Karena hambatan filament ini besar maka electron tersebut bertumbukan atau juga bergesekan dengan atom-atom yang ada di dalam filament ini . karena bergesekan ini menyebabkan filemen menjadi panas (sama halnya jika kita menggesekkan tangan kita, maka akan terasa panas/ hangat). Jika suatu benda dipanaskan maka benda tersebut akan meradiasikan gelombang elektromagnetik, semakin panas benda tersebut gelombang elektromagnetik yang diradiasikan akan semakin pendek dan berada pada spectrum cahaya tampak. (seperti halnya jika seorang pandai besi sedang memanaskan besi, maka besi tersebut akan berubah menjadi merah atau memancarkan warna merah atau yang biasa orang menyebutnya berpijar) semakin panas suhu filament cahaya yang dipancarkan akan bergeser dari warna merah-kuning-hijau- biru – putih . pemanasan yang terjadi pada filament sangat tinggi sampai berpijar dan memancarkan cahaya kuning . tetapi sebenarnya hanya 10 sampai 12 persen energinya hanya dipancarkan sebagai cahaya tampak. Selebihnya dipancarkan sebagai cahaya inframerah yang tidak kasat mata dan lebih menyebabkan pemanasan.

filamen yang berpijar menghasilkan cahaya 

Untuk mencegah oksidasi filament tersebut maka didalam bola lampu pijar diisikan gas lembam atau tidak reaktif (gas mulia ) seperti argon atau krypton. Denagn tambahan sediikit nitrogen. Gas-gas ini menjaga agar filamen tidak teroksidasi atau “terbakar habis” seperti ketika di udara bebas. Sebagian bola lampu kecil memecahkanmasalah ini dengan cara dihampakan.  

Filament Dari Tungsten

Filament adalah kumparan tipis kawat tungsten. Tungsten digunakan karena memiliki titik leleh paling tinggi dari semua logam (3400 derajat celcius) dan tetap kuat walaupun dipanaskan sampai suhu 3500 derajat celcius atau lebih. Selain itu tungsten juga memiliki tekanan uap paling rendah diantara semua logam, jadi menguap paling sedikit dibandingkan logam lain. (logam pun dapat menguapkan beberapa atomnya tetapi prosesnya lambat sekali sehingga tidak pernah kita sadari kecuali pada suhu yang sangat tinggi)

Ketika kawat tungsten dipanaskan maka kawat ini akan menguap cukup cepat dan mengakibatkan kawat menjadi tipis. Kaarena proses penguapan yang terus menerus kawat tungsten ini kan putus dan lampu menjadi padam. Sebelum lampu padam kadang kita dapat mengetahui sisa-sisa penguapan tungsten dari lapisan gelap yang megotori bagian dalam kaca. Lapisan ini adalah hasil pengembunan uap tungsten karena bagian kaca lebih dingin. Lapisan ini juga yang menyebabkan lampu pijar tidak seterang biasanya.

Bagaimana Dengan Lampu Halogen?

lampu halogen 

Lampu halogen sebenarnya adalah variasi atau penyempurnaan dari lampu pijar. Lampu ini juga lampu pijar dan menggunakan filament dari tungsten juga. Tetapi lampu ini dapat menyala lebih terang dari lampu pijar biasa. Lampu ini dapat berumur dua kali lebih panjang dari bola lampu pijar biasa. Hal ini dikarenakan gas yan diisikan dalam lampu halogen berbeda dengan lampu pijar. Gas yang diisikan pada lampu halogen adalah gas iodium atau brom. Dua gas yang orang kimia bilang tergolong unsur halogen, makanya lampu ini disebut lampu halogen.

Siklus yang berulang

Tugas halogen dalam lampu pijar adalah menurunkan laju peguapan tungsten dengan cara yang menarik sekali. Mula-mula uap iodium akan bereksi dengan atom-atom yang menguap sebelum mereka mengembun di permukaan kaca, reaksi tersebut menghasilkan tungsten iodide, senyawa kimia berwujud gas. Molekul tungsten iodide tersebut melayang-layang di dalam lampu sampai bertemu kembali dengan filament yangsedang berpijar. Temperature yang tinggi membuat senyawa tersebut terurai kembali menjadi uap iodium dan tungsten logam yang langsung menyatu kembali dengan filamen. Iodium yang dilepaskan dalam proses penguraian ini selanjutnya bebas untuk bereaksi dengan atom-atom tungsten, maka siklus ini berlanjut, dengan atom iodium terus menangkap atom tungsten yang menguap dan mengembalikan mereka ke filament. Proses daur ulang ini kurang lebih dapat menggandakan masa hidup filament sehingga umur lampu lebih lama.

 Proses halogen memungkinkan lampu dioperasikan pada suhu lebih tinggi tanpa pelapukan filament yang berlebihan sehigga menghasilkan cahaya lebih terang, lebih puth. Namun suhu didalam dinding bola lampu harus lebih tinggi (diatas 250 derajat celcius)  agar atom-atom tungsten tidak langsung mengembun. Oleh karena itu bola lamu halogen terbuat dari kuarsa Yang tahan terhadap temperature jauh lebih tinggi daripada kaca biasa. Bentuknyapun seperti tabung dan dindingnya pun tidak jauh dari filament supaya tetap panas .