1.15 Light Emitting Diode (LED)
- Mempelajari dasar teori dari komponen elektronika Light Emitting Diode (LED)
- Memahami aplikasi LED dalam rangkaian elektronika
LED
Resistor
Battery/Baterai
Ground
Konfigurasi LED:
LED dapat kita definisikan sebagai suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya. Led (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator/lampu indikator.
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm.
Cara menghitung resistansi melalui warna gelang resistor:
Pada rangkaian ini, kami menggunakan resistor dengan nilai resistansi sebesar 500 Ohm.
Fungsi baterai adalah menyediakan arus listrik bagi peralatan elektronik. Baterai menyimpan energi potensi listrik dalam bentuk sel elektrokimia (sel volta). Ketika kutub positif dan negatif baterai dihubungkan, potensi listrik kedua kutub akan menyebabkan arus listrik mengalir.
Pada rangkaian ini, kami menggunakan baterai 5V.
Sistem grounding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah untuk memberikan perlindungan pada seluruh sistem.
Dioda pemancar cahaya atau LED (Light Emitting Diode) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya ketika diberi tegangan maju dari Anoda menuju ke Katoda. LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N).
Konstruksi LED
Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED (Light Emitting Dioda) cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED (Light Emitting Dioda) dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebagai pembatas arus.
Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai. Bahan silikon dan germanium lebih banyak menghasilkan panas dan cahaya yang dipancarkan tidak signifikan. Dalam bahan lain, seperti gallium arsenide phosphide (GaAsP) atau gallium phosphide (GaP), jumlah foton energi cahaya yang dipancarkan cukup untuk membuat sumber cahaya yang sangat terlihat. Proses mengeluarkan cahaya dengan mengaplikasikan sumber energi listrik tersebut disebut electroluminescence.
Simbol Skema Light Emitting Diode (LED) dan Kurva Karakteristik I-V yang menunjukkan warna berbeda yang tersedia.
Cara menghitung nilai resistansi resistor yang dibutuhkan menggunakan Hukum Ohm.
Gambar 1.54. (a) Proses dari electroluminescence pada LED; (b) simbol grafik
Berikut adalah penampilan dan karakteristik dari Hewlett-Packard subminiature high-efficiency red solid-state lamp.
Gambar 1.55a. Hewlett-Packard subminiature high-efficiency red solid-state lamp (Lampu solid-state merah efisiensi tinggi subminiatur Hewlett-Packard)
Gambar 1.55b. absolute maximum ratings (peringkat maksimum absolut)
Gambar 1.55c. electrical/optical characteristics (karakteristik listrik / optik)
Gambar 1.55d. relative intensity versus wavelength (intensitas relatif versus panjang gelombang)
Gambar 1.55e. forward current versus forward voltage (arus maju versus tegangan maju)
Gambar 1.55f. relative luminous intensity versus forward current (intensitas cahaya relatif versus arus maju)
Gambar 1.55g. relative efficiency versus peak current (efisiensi relatif versus arus puncak)
Gambar 1.55h. maximum peak current versus pulse duration (arus puncak maksimum versus durasi denyutan)
Gambar 1.55i. relative luminous intensity versus angular displacement (intensitas cahaya relatif versus perpindahan sudut)
Gambar 1.56. Litronix segment display (tampilan segmen Litronix)
Tampilan LED saat ini tersedia dalam berbagai ukuran dan bentuk. Daerah yang memancarkan cahaya memiliki panjang dari 0,1 hingga 1 inci. Angka dapat dibuat oleh segmen seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.56. Dengan memasukkan tegangan maju ke tipe-p yang tepat pada segmen material, nomor apa pun dari 0 hingga 9 dapat ditampilkan.
EXAMPLE:
1. Sebuah baterai 12 volt digunakan untuk menghidupkan sebuah LED. Apabila LED hanya mampu memuat arus maksimal adalah 20 mA, maka harus dipasang resistor didepan LED tersebut dengan nilai tahanan minimal...
Jawab:
V = 12 volt
I = 20 mA
Gunakan hukum ohm
V = I.R
R = V/I
R = 12 V / 20 mA
R = 600 ohm
Jadi, dibutuhkan resistor dengan nilai tahanan minimal sebesar 600 ohm
2. Sebuah LED yang mampu menahan arus maksimal sebesar 20mA diberi resistor sebelumnya sebesar 400 ohm. Jika LED tersebut rusak maka besar tegangan yang masuk adalah...
Jawab:
I = 20 mA
R = 400 ohm
Gunakan hukum ohm
V = I.R
V = 20 mA . 400 ohm
V = 8 V
Jadi, tegangan yang masuk nilainya lebih besar dari 8 V, karena tegangan maksimalnya adalah 8 V
PROBLEM:
1. Mengacu kepada Fig.1.55, apa yang tampak sebagai nilai VT yang sesuai untuk perangkat ini? Bagaimana jika dibandingkan dengan nilai VT untuk silikon dan germanium?
2. Dengan menggunakan informasi yang diberikan pada Gambar 1.55, tentukan tegangan maju yang melintasi dioda jika intensitas cahaya relatif adalah 1.5.
i. Prosedur Percobaan
- Posisikan komponen baterai, resistor, dioda dan ground seperti pada gambar.
- Sambungkan komponen menggunakan wire.
- Tempatkan voltmeter dan amperemeter seperti pada gambar.
- Simulasikan rangkaian.
ii. Rangkaian dan Prinsip Kerja
Baterai sebagai power supply akan mengalirkan arus ke resistor kemudian ke LED. Apabila LED dialiri tegangan maju (bias forward) dari anoda menuju katoda maka LED tersebut akan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).