Cara Menghitung Penerangan Cahaya

Suatu penerangan dliperlukan oleh manusia untuk mengenali suatu objek secara visual atau untuk memperoleh kualitas penerangan yang optimal. IES (Ilumination Engineering society) menetapkan standar kuat penerangan untuk ruangan. Silau disebabkan cahaya berlebihan baik yang langsung dari sumber cahaya atau hasil pantulan ke arah mata pengamat.

Silau berpengaruh terhadap mata, yaitu ketidakmampuan mata merespon cahaya dengan baik, atau menyebabkan perasaan tidak nyaman (discomfort dare) karena mata harus memicing disebabkan kontras yang berlebihan.

Sifat Alami Cahaya

Spectrum Elektromagnetik

IES Mendifinisikan cahaya sebagai pancaran energi yang dapat dievaluasi secara visual. Secara sederhana, cahaya adalah benruk energi yang memungkinkan makluk hidup dapat mengenali sekelilingnya dengan mata.

Jika cahaya merupakan bagaian gelombang elektromagnetik, kedudukan cahaya pada spektrum gelombang dapat dilihat pada (gambar)

Hubungan kecepatan cahaya (v) dalam km/dt, dengan panjang gelombang () dalam m, dan fiekuensi (f) dalam Hz adalah:

Rumus 1

Besaran Pokok

Pembahasan lebih jauh tentang perhitungan penerangan diperlukan pemahaman terhadap definisi-definisi yang relevan meliputi: sudut ruang (ω), energi cahaya (Q), arus cahaya (φ), intesitas cahaya (l), kuat penerangan (E), Iluminasi (L), dan beberapa faktor. Konsep dasar besaran pokok penerangan dapat diamati pada (gambar).

Sudut Ruang

Sudut bidang adalah sebuah titik potong 2 buah garis lurus. Besar sudut bidang dinyatakan dengan derajad (⁰) atau radian (r). Sudut ruang adalah sudut pada ruang yang dibatasi oleh pernukaan bola dengan titik sudutnya. Besarnya sudut ruang dinyatakan dengan steradian (sr).

Apa yang dimaksud dengan steradian?

Steradiar adalah besarnya sudut yang terpancang pada titik pusat bola oleh permukaan bola seluas kuadrat jari-jari bola.

Berdasarkan definisi di atas maka suaru bola jika dilihat dengan sudut ruang adalah:

(Persamaan 2)

Arus Cahaya

Rumus-Rumus

Aliran rara-rata energi cahaya adalah arus cahaya atau fluks cahaya (p). Arus cahaya didefinisikan sebagai jumlah total cahaya yang dipancarkan oleh smber cahaya setiap detik. Besarnya arus cahaya dengan satuan lumen (1m) dinyatakan dengan (Persamaan 3)

Setiap lampu lisrik memiliki efisiensi yaitu besarnya lumen yang dihasilkan suatu lampu setiap watt (lm/w). Sebuah lampu pijar 40 W yang mempunyai efikesi 14 lm/W memancarkan arus cahaya sebesar 560 lm.

Beberapa contoh besarnya arus cahaya yang dihasilkan suatu sumber cahaya dapat dilihat pada Tabel:

No	Sumber Cahaya	Arus cahaya
1	Lampu sepeda 3 W	30 lm
2	Lampu pijar 60 W	730 lm
3	Lampu flouresen 18 W	900 lm
4	Lampu Merkuri tekanan tinggi 50 W	1800 lm
5	Lampu natrium tekanan tinggi 50 W	3500 lm
6	Lampu natreium tekanan rendah 55 W	8000 lm
7	Lampu metal halida	190000 lm

Energi cahaya atau kuantitas cahaya (Q) merupakan produk radiasi visuaal (arus cahaya) pada selang waktu tertentu, dinyatakan dengan lumen detik (lm.dt) (persamaan 4)

Energi cahaya ini penting dinyatakan untuk menentukan banyaknya energi lisrik yang digunakan pada suatu instalasi penerangan.

Intesitas Cahaya

Intensitas cahaya (l) dengan satuan kandela (cd) adalah arus cahaya dalam lumen yang diemisikan setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah surnber cahaya.

Intensitas cahaya (I) dapat dinyatakan sebagai perbandingan diferensial arus cahaya (lm) dengan diferensial sudut ruang (sr). (persamaan 5)

Intesitas cahaya 1 cd mengeluarkan arus cahaya (φ) sebesar 1 lm di uclara. Besanrya intensitas cahaya yang dihasilkan suatu sumber cahaya adalah tetap, baik dipancarkan secara terpusat maupun menyebar.

Sumber Cahaya	1 (cd)
Lampu sepeda (tar-rpa reflektor)	1
Lampu sepeda (pakai reflektor)	250
Lampu suar	2000000

Kuat Penerangan

Kuar penerangan (E) adalah pernyataan kuantitatif unruk arus cahaya (φ) yang menerima atau sampai pada permukaan bidang. Kuat penerangan disebut pada tingkat penerangan atau intensitas penerangan merupakan perbandingan antam intensitas cahaya (l) dengan luas pennukaan (A) yang mendapat penerangan. (persamaan 6).

Karena arus cahaya φ = ω. I dan karena penyebaran cahaya meruang sehingga luas daerah penerangan (merupakan kulit bola) A= ω.R².

Dengan menganggap sumber penerangan sebagai titik yang jaraknya (h) dari bidang penerangan maka Kuat penerangan (E) dalam lux (lx) pada suatu titik pada bidang penerangan adalah (persamaan 7)

Tabek Kuat Penerangan Beberapa Sumber Cahaya

Sumber Cahaya	E (lx)
Siang hari yang cerah di tempat terbuka	100000
Siang hari yang cerah di dekat ruang dan jendela	2500
Selama matahari terbit	500
Penerangan jalan raya	5-30
Terang bulan pada malam yang cerah	0,25

Luminansi

Luminansi (L) merupakan besaran penerangan yang kaitannya erat dengan kuat pelrerangan (E). Luminansi adalah pernyataan kuantitatif jumlah cahaya yang dipantulkan oleh permukaan pada suatu arah.

Lumnansi suaru permukaan diitentukan oleh kuat penerangan dan kemampuan memantulkan cahaya oleh permukaan. Kemampuan memantulkan cahaya oleh permukaan disebut faktor refleksi atau reflektasi.

Luminasi didefinisikan sebagai intensitas cahaya dibagi dengan luas permukann semu (fu) bidang yang mendapatkan cahaya (cd/m²). (Persamaan 8)

Hubungan antara luminansi (L), kuat penerangan (E) dan reflektasi (p ) dinyatakan dengan persamaan: (persamaan 9)

Tabel Luminasi Beberapa Permukaan

Permukaan	Luminasi (cd/m2)
Permukaan matahari	1.650.000.000
Filamen lampu pijar bening	7.000.000
Lampu fluoresen	5.000 -15 000
Permukaan bulan purnama	2.500
Kertas putih reflektansi 0,8 di bawah 400 lx	15.000
Kertas hitam reflektansi 0,04 di bawah 400 lx	5

Di postingan ini rumus yang dipaparkan tersedia dalam bentuk gambar, pada postingan berikutnya mudah-mudahan tidak seperti ini. Untuk postingan selanjutnya masih berkaitan dengan "cara menghitung Penerangan Cahaya" yaitu menjelasakan Faktor-faktor dan kurva polar.