Berkenalan Dengan Rangkaian Lampu Emergency

Semua alat elektronik tersusun dari rangkaian listrik atau rangkaian komponen. Begitu juga dengan lampu LED emergency, ada rangkaian komponen yang menyusunnya agar berfungsi dengan baik.

Komponen penyusun lampu emergency sebenarnya cukup umum dan mudah didapatkan. Bisa kalian dapatkan di toko listrik atau cukup dengan menggunakan mesin pencarian di internet.

Mau lebih murah lagi?

Kalian terkadang bisa memperolehnya dengan mencabut komponen yang masih bisa dipakai dari peralatan elektronik yang sudah tidak terpakai atau rusak.

Nah, sebelum mencoba membuat lampu emergency sendiri, kita kenalan dulu yuk dengan rangkaian lampu emergency itu sendiri!

Secara umum ada dua bagian penyusun rangkaian lampu emergency:

1. Rangkaian pengubah arus listrik dari AC menjadi DC
2. Rangkaian lampu LED Emergency

Peringatan keselamatan: bagian rangkaian yang tersambung ke listrik PLN 220–230 V berbahaya dan bisa berakibat fatal. Rakit dan ubah rangkaian hanya saat steker dicabut, pasang sekering, isolasi semua titik bertegangan, dan kosongkan kapasitor sebelum menyentuh rangkaian. Bila belum berpengalaman, gunakan adaptor atau charger jadi yang sudah ber-SNI sebagai sumber DC.

Rangkaian pengubah dari AC ke DC

Lampu emergency memiliki 2 fungsi atau peran, yaitu sebagai berikut :

1. Tetap bisa menyala dalam kondisi ada sumber listrik (PLN) >> di sinilah diperlukan rangkaian pengubah arus AC menjadi DC
2. Tetap bisa menyala dalam kondisi tidak ada sumber listrik (menggunakan baterai)

Listrik dari PLN biasanya merupakan listrik dengan arus bolak-balik atau Alternating Current (AC), sedangkan kebanyakan peralatan elektronik menggunakan listrik dengan arus searah atau Direct Current (DC).

Sehingga diperlukan rangkaian komponen yang bisa merubah arus listrik dari bolak-balik ke searah atau lebih kita kenal dengan AC ke DC.

Terdapat dua alternatif untuk mengubah listrik dari AC ke DC:

1. Menggunakan trafo dan dioda

Coba kalian lihat gambar skema lampu emergency di atas. Pada rangkaian tersebut listrik AC yang masuk tegangannya 230 V (tegangan nominal PLN menurut SNI; sehari-hari disebut 220 V) dan keluaran akhir merupakan listrik DC 12 V.

Komponen yang digunakan adalah:

a. Transformator atau Trafo

Trafo pada rangkaian lampu emergency berguna untuk menurunkan tegangan, misalnya dari 230V menjadi 12V. Tetapi ingat bahwa arus yang mengalir masih merupakan listrik dengan arus AC.

Pada saat menggunakan transformator perhatikan mana yang merupakan bagian masukan atau input listrik dan bagian yang menjadi outputnya.

Penjelasan penamaan komponen T1 230V-13V (lihat gambar):

• T1 : transformator / trafo ke 1
• 230V – 13V : trafo berfungsi sebagai penurun tegangan dari 230 V ke 13 V (AC)

b. Dioda

Nah, arus listrik yang masih berupa arus AC dari transformator harus dilanjutkan ke dioda supaya arusnya berubah jadi DC.

Dioda berfungsi untuk menyearahkan arus listrik yang bolak balik (AC) menjadi searah (DC). Empat dioda disusun membentuk formasi bridge (penyearah jembatan) untuk menyearahkan listrik 13 V AC menjadi DC. Setelah diratakan kapasitor, tegangan DC tanpa beban mendekati nilai puncak AC dikurangi tegangan jatuh dua dioda, kira-kira 13 × 1,41 − 1,4 ≈ 17 V. Tegangan inilah yang kemudian diturunkan dan distabilkan oleh IC regulator menjadi 12 V.

Hal ini bisa terjadi karena dioda merupakan komponen yang hanya memungkinkan arus listrik hanya ke satu arah sesuai dengan cara kita memasang komponen tersebut.

Penjelasan penamaan komponen D1,D2,D3, D4, dan 1n4007 (lihat gambar):

• D1, D2, D3, D4 : menunjukkan dioda ke 1 hingga ke 4
• 1n4007 : jenis dioda yang digunakan

Dari gambar di atas, terlihat ring atau garis yang berwarna lebih cerah (silver). Warna ini biasanya menunjukkan arah katode (-), jadi jangan lupa untuk memperhatikan arah pemasangan dioda ya! Jangan sampai terbalik.

c. Kapasitor

Kapasitor (elco) dipasang setelah dioda untuk meratakan tegangan DC hasil penyearahan yang masih berdenyut, sehingga keluarannya lebih stabil.

Kapasitor menyimpan muatan listrik saat tegangan naik dan melepaskannya saat tegangan turun, sehingga pasokan listrik DC lebih rata dan konsisten. Kapasitor berkapasitas besar bisa tetap menyimpan muatan setelah listrik dicabut, jadi kosongkan dulu sebelum disentuh atau diukur.

Coba lihat gambar, pada kapasitor terdapat indikator garis biru bertanda negatif (-). Tanda itu menunjukkan kaki dengan kutub negatif dari kapasitor tersebut.

Penjelasan penamaan komponen C1 – 1000 µF / 25 V:

• C1 : kapasitor ke 1
• 1000 µF : menunjukkan kapasitas dari kapasitor yang digunakan, dalam satuan mikrofarad
• 25 V : tegangan kerja maksimum kapasitor; harus di atas tegangan DC tertinggi di rangkaian (±17 V pada contoh ini)

d. Integrated Circuit (IC)

Integrated Circuit atau dikenal sebagai IC, merupakan perkembangan dalam dunia elektronika. Sederhananya, IC merupakan komponen “all in one”, dimana di dalamnya terdapat komponen-komponen yang sudah dipasangkan sesuai dengan tujuan khusus IC tersebut.

IC sangat mempermudah penggunaan karena akan menyederhanakan secara keseluruhan fisik dari rangkaian yang akan dibuat.

Penjelasan penamaan komponen IC1 – LM2940-12V:

• IC1 : Integrated Circuit / IC ke 1
• LM2940 : tipe IC yang digunakan
• 12V : menunjukkan tegangan keluaran IC tersebut (12 V tetap)

Pin / kaki pada IC memiliki fungsi yang berbeda-beda, contohnya pada gambar diagram di atas. Jangan sampai salah posisi dalam memasangkan kaki-kaki IC.

Dalam rangkaian lampu emergency, fungsi dari IC yang digunakan adalah untuk meregulasi atau mengontrol tegangan listrik yang mengalir pada rangkaian. Misalnya, harus stabil sebesar 12V.

Kestabilan voltase diperlukan karena sebagian besar komponen dalam peralatan elektronika membutuhkan tegangan yang sesuai dengan spesifikasi. Apabila kurang atau terlalu tinggi maka beresiko merusak komponen lainnya.

2. Menggunakan IC sepenuhnya tanpa transformator

Untuk mengubah arus dari AC menjadi DC, kalian juga bisa menggunakan IC sepenuhnya tanpa trafo.

Dibandingkan dengan rangkaian sebelumnya (rangkaian pengubah arus AC menjadi DC menggunakan trafo dan dioda), ukuran rangkaian pengubah arus AC-DC yang menggunakan IC akan menjadi lebih kecil dibanding menggunakan trafo.

Selain menggunakan IC, ada komponen lain yang digunakan yaitu : dioda, kapasitor, sekering, dan transistor.

a. Integrated Circuit (IC)

Pada gambar rangkaian pengubah arus AC menjadi DC menggunakan IC di atas, digunakan IC tipe SR03x (SR036 atau SR037), yaitu regulator off-line tanpa trafo maupun induktor yang menurunkan tegangan listrik PLN langsung menjadi tegangan DC rendah. Tegangan keluarannya bergantung tipe IC (misalnya 3,3 V atau 5 V), jadi pastikan dari datasheet.

Penting: rangkaian tanpa trafo seperti ini tidak terisolasi dari listrik PLN, sehingga seluruh bagian rangkaian, termasuk sisi keluarannya, bisa bertegangan berbahaya. Jangan menyentuhnya saat tersambung listrik dan pastikan rangkaian tertutup casing berisolasi.

b. Fuse / Sekering

Penjelasan penamaan komponen F1 315mA T:

• F1 : sekering yang ke 1
• 315mA : arus pengenal sekering, dalam satuan miliampere (mA)
• T : tipe lambat (time-lag), yaitu sekering yang tidak langsung putus oleh lonjakan arus sesaat ketika rangkaian baru dinyalakan

Sekering dalam rangkaian berfungsi sebagai pengaman: sekering putus dan memutus aliran listrik bila arus yang masuk ke rangkaian melebihi batasnya, sehingga melindungi komponen elektronik lainnya.

c. Transistor

Penjelasan penamaan komponen T1 VN2460N8:

• T1 : transistor ke 1
• VN2460N8 : jenis transistor yang digunakan

Secara umum, transistor merupakan komponen yang dapat berfungsi seperti saklar, yaitu memutus atau menyambung arus listrik yang melewati rangkaian secara otomatis sesuai sinyal pengendalinya. Pada rangkaian ini, VN2460N8 adalah transistor jenis MOSFET bertegangan tinggi yang bekerja bersama IC SR03x untuk menahan tegangan masukan yang tinggi dari listrik PLN.

Tips: dalam penggunaan transistor, dioda, IC, ataupun komponen elektronik lainnya yang tergolong baru untuk kita gunakan, ada baiknya kita dapat membuka sumber informasi mengenai teknis penggunaan komponen tersebut atau sering disebut dengan datasheet yang dapat dengan mudah kita peroleh di internet.

Rangkaian lampu emergency

Setelah listrik yang digunakan telah disesuaikan dengan kebutuhan menggunakan rangkaian pengubah arus listrik, maka komponen penting lainnya adalah rangkaian lampu emergency itu sendiri.

Sebagai contoh dapat kita perhatikan salah satu skema lampu emergency di bawah ini:

Dari skema lampu emergency tersebut terlihat bahwa sumber listrik yang berarus DC diperoleh dari charger untuk handphone (HP), trik ini bisa kita gunakan untuk mempermudah perakitan komponen penyusun lampu emergency sehingga tidak memerlukan komponen pengubah arus AC menjadi DC.

Namun rangkaian ini juga sangat memungkinkan untuk digabung dengan rangkaian pengubah arus listrik dari AC ke DC yang sesuai.

Komponen yang digunakan untuk menyusun rangkaian lampu emergency antara lain sbb.

1. Dioda

Dari diagram rangkaian tersebut dapat kita tentukan rangkaian tersebut menggunakan 3 buah dioda yang bertipe 1N4007.

Pada rangkaian ini dioda berfungsi mengarahkan arus (mencegah arus dari baterai mengalir balik ke charger) sekaligus menurunkan tegangan sekitar 0,6–1 V untuk setiap dioda yang dilalui arus. Tegangan hasilnya bergantung tegangan charger dan susunan dioda; pada skema ini disebut sekitar 3,9 V. Pastikan dengan mengukur tegangan secara langsung menggunakan multimeter.

2. Transistor

Transistor yang digunakan bertipe 2N2907, dalam rangkaian ini transistor berfungsi seperti saklar. Saat ada arus listrik dari charger, arus diarahkan untuk mengisi (mengecas) baterai di dalam rangkaian; saat listrik padam, transistor mengalirkan arus dari baterai ke LED.

3. Resistor

Resistor dalam rangkaian berfungsi sebagai beban tambahan dan untuk mengontrol voltase yang melalui suatu komponen yang dipasangkan secara seri dengan resistor. Resistor dapat juga disebut sebagai pengaman untuk komponen yang ada pada rangkaian.

4. LED

Dibawah ini merupakan gambar simbol komponen LED.

Light Emitting Diode atau LED, termasuk dalam komponen dioda. Namun perbedaan LED adalah dapat menghasilkan cahaya saat arus listrik melalui komponen ini.

Sama seperti dioda pada umumnya, arus listrik hanya dapat mengalir satu arah, atau dari anoda ke katoda. LED yang beredar di pasaran juga ada yang berupa LED yang sudah termasuk dengan bagian yang dapat mengurangi panas dengan cepat atau yang disebut sebagai heatsink, biasanya terbuat dari aluminium.

5. Baterai

Baterai yang digunakan dalam rangkaian tersebut adalah baterai Li-ion dengan tegangan nominal 3,7 V (terisi penuh sekitar 4,2 V) dan kapasitas 800 mAh (miliampere-jam).

Tegangan baterai harus sesuai rancangan rangkaian pengisinya. Jika tegangan pengisian lebih tinggi dari batas baterai, baterai kelebihan muatan (overcharge) dan bisa rusak, panas, bahkan terbakar; jika lebih rendah, baterai tidak akan terisi penuh.

Peringatan baterai Li-ion: baterai Li-ion 3,7 V tidak boleh diisi langsung tanpa pengatur pengisian. Gunakan modul charger Li-ion, misalnya modul TP4056 yang sudah dilengkapi rangkaian proteksi (overcharge, over-discharge, dan hubung singkat), atau baterai yang sudah memiliki PCM/BMS. Mengisi Li-ion tanpa pengaturan berisiko panas, menggembung, hingga terbakar.

Kapasitas baterai juga akan menentukan lama pakai lampu LED emergency saat tidak ada sumber listrik (PLN). Selain itu kapasitas yang besar akan berpengaruh dalam waktu pengecasan yang diperlukan untuk mengisi baterai hingga penuh. Semakin besar kapasitas maka akan semakin lama waktu yang diperlukan untuk pengecasan.

Ringkasan komponen pada contoh di artikel ini:

Alternatif Lain untuk Komponen dan Rangkaian

Pembahasan di atas merupakan gambaran secara umum. Apabila diperoleh rangkaian lain untuk membentuk lampu emergency maka akan sangat memungkinkan bahwa komponen yang digunakan akan berbeda dari artikel ini.

Banyak juga rangkaian lain yang mungkin sudah menggabungkan dua bagian utama ini (pengubah arah arus dan rangkaian lampu emergency) secara langsung. Untuk dua bagian utama dalam rangkaian dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang terpenting adalah kedua rangkaian memiliki spesifikasi yang saling memenuhi.

Apabila komponen elektronik yang disarankan juga tidak bisa ditemukan biasanya masih terdapat alternatif komponen yang sama namun dengan tipe yang berbeda. Kalian bisa menggunakan komponen yang sedikit berbeda dengan komponen yang disarankan, yang penting pastikan penggunaan komponen tersebut tidak beresiko untuk merusak komponen elektronik lainnya.

Selamat mencoba.

Jangan lupa untuk mampir ke katalog kami untuk mendapatkan produk terbaru lampu emergency.