Perancangan Switch Mode Power Supply Driver Led pada Sistem Penerangan Jalan Umum

Abstract

LED merupakan salah satu jenis lampu yang efisien dan dapat digunakan dalam bidang penerangan jalan umum. Implementasi LED dalam penerangan jalan umum dapat meningkatkan keselamatan. Namun, masih ada masalah seperti kondisi listrik yang tidak stabil yang perlu diperhatikan dalam implementasi LED. Seperti drop tegangan yang berbanding lurus dengan panjang saluran jaringan kabel listrik serta kondisi beban yang digunakan dan peralatan yang digunakan. Implementasi LED dalam penerangan jalan umum memerlukan rangkaian power supply sebagai konverter atau biasa disebut dengan Driver LED untuk mengubah sumber listrik AC menjadi DC yang dibutuhkan oleh LED. Untuk menjaga daya tahan dan efisiensi dari LED diperlukan pengaturan tegangan yang sesuai dengan karakteristik LED yang digunakan. Penlitian ini bertujuan untuk merancang sebuah Driver LED swith mode power supply topologi flyback dalam meningkatkan efisiensi penerangan jalan umum yang menggunakan lampu LED. Topologi flyback dipilih karena memiliki desain yang sederhana dan ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan topologi lainnya. Topologi ini menggunakan switching high frequency untuk menurunkan tegangan DC yang tinggi dari sumber listrik PLN. Driver LED yang menggunakan topologi flyback ini dapat menjaga tegangan agar tetap stabil dan sesuai dengan spesifikasi tegangan kerja LED ketika terjadi drop tegangan dari grid PLN. Penelitian ini diharapkan dapat menghindari matinya lampu yang disebabkan oleh drop tegangan sumber PLN dan menghasilkan produk teknologi yang dapat dikembangkan untuk aplikasi penerangan lainnya. Hasil pengujian yang dilakukan dengan variasi pada tegangan sumber dengan menggunakan voltage regulator menunjukkan bahwa tegangan keluaran yang dihasilkan oleh Driver LED berada dalam rentang 18,03 sampai 18,06 volt dengan rata-rata nilai eror pesen 0,3%. Variasi tegangan masukan yang diberikan berkisar pada nilai 220 volt sampai 100 volt. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa frekuensi switching tertinggi pada sistem ini adalah 38.230 Hz dan frekuensi terendah adalah 18.041 Hz. Semakin turun nilai tegangan masukan pada Driver maka switching frekuensi akan naik untuk tetap menjaga tegangan keluaran konstan di nilai 18 volt DC. Nilai lux pada lampu yang dihasilkan stabil dan tidak menunjukkan perubahan yang signifikan, dengan rata-rata nilai lux sebesar 681,769. Driver LED menggunakan komponen seperti transformator dan diode untuk melakukan konversi energi listrik menjadi cahaya, kinerja dari komponen ini tergantung pada tegangan yang masuk. Jika tegangan masukan terlalu rendah, Driver tidak akan dapat menghasilkan tegangan keluaran yang cukup tinggi untuk menyalakan LED dengan baik, sehingga arus masukan harus ditingkatkan untuk menjaga tegangan keluaran tetap stabil. Sistem umpan balik konstan tegangan digunakan untuk memastikan arus yang mengalir ke LED tetap stabil meskipun perubahan-perubahan pada beban atau kondisi lainnya. Dalam sistem umpan balik ini, terdapat pengatur tegangan referensi yang bertugas mengontrol arus yang mengalir ke LED sesuai dengan tegangan referensi yang telah ditentukan. Jika tegangan keluaran meningkat atau menurun, pengatur tegangan referensi akan menyesuaikan arus yang mengalir ke LED sehingga tegangan keluaran tetap stabil. Dengan demikian, arus yang mengalir ke LED juga akan tetap stabil. Hasil analisis efisiensi daya menunjukkan bahwa nilai efisiensi tertinggi adalah 49% dan terendah adalah 33%. Salah satu faktor yang memengaruhi efisiensi adalah disipasi panas. Driver LED yang mengalami panas yang tinggi akan mengalami penurunan efisiensi karena panas akan menyebabkan komponen dalam Driver LED tidak efisien sehingga lebih banyak energi yang terbuang.