Fungsi Led Dan Prinsip Kerjanya

Fungsi led dan penjelasan prinsip kerjanya – Saat ini, led merupakan salah satu komponen elektronika sebagai sumber cahaya yang lebih sering kita temui dalam kehidupan sehari hari. Kita dapat dengan mudah melihat penggunaan led seperti pada lampu kendaraan, lampu ruangan dan lampu instrument untuk perangkat elektronika.

Kehadiran led sebagi sumber cahaya mampu mengantikan jenis lampu pijar dan lampu neon yang sudah sejak lama dipakai. Selain lebih aman, efisiensi daya yang dihasilkan oleh led jauh lebih besar karena sedikit sekali terjadi disisipasi panas ketika beroperasi.

Karena begitu pentingnya fungsi led pada kehidupan sehari hari, ada baiknya badi Anda teknisi atau pun pelajar elektronika untuk mengenal dan memahami karakteristik dan cara kerja led.

Pengertian led

Pengertian led adalah komponen semikonduktor yang dapat memacarkan cahaya ketika diberi aliran arus listrik. Led merupakan kepanjangan dari Light Emitting Diode.

Selain dioda laser, led termasuk jenis komponen semikonduktor yang dapat mengeluarkan cahaya. Led mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan jenis dioda laser. Dimana cahaya yang dikeluarkan oleh led terjadi akibat dari proses emisi spontan. Sementara dioda laser bekerja berdasarkan emisi terstimulasi.

Fungsi led secara umum

Berikut ini adalah fungsi led secara umum yang dapat kita lihat sehari hari :

• Untuk penerangan kendaraan bermotor dan sepeda.
• Sebagai lampu indikator pada perangkat elektronika.
• Untuk pembuatan monitor tv.
• Untuk aksesoris mainan anak anak.
• Sebagai lampu penerangan rumah dan jalan.
• Untuk lampu lalu lintas.
• Aplikasi kasi non visual.
• Perangkat instrument medis.
• Untuk tata lampu panggung.
• Peralatan fotografi.

Simbol led

Simbol led dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Prinsip kerja led

Led menjadi komponen semikonduktor pemancar cahaya yang sangat penting dalam berbagai perangkat dan peralatan elektronika. Contoh penggunaan led yang palimh nyata terutama sebagai sumber penerangan untuk lampu rumah, jalan dan kendaraan.

Struktur bentuk led dibangun oleh bahan semikonduktor pemancar cahaya yang dikemas dalam kemasan material plastik yang dapat menguatkan pemancaran sinar dari led. Bentuk led sangat sederhana dan terintegrasi dengan kuat sehingga memiliki nilai ekonomis yang besar.

Sebuah led terdiri dari dua semikonduktor berbeda tipe : semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N. Dimana semikonduktor tipe P merupakan hole yang bermuatan positif. Sementara semikonduktor tipe N adalah elektron yang bermuatan negatif.

Sisi semikonduktor tipe N terhubung dengan terminal katoda led, sementara sisi P semikonduktor terhubung dengan terminal anoda led.

Saat anoda terhubung ke sumber tegangan positif dan kaotda terhubung ke garound, maka dikatakan led diberikan bias maju. Pada kondisi ini, akan terjadi aliran elektron yang melewati persimpangan PN di dalam led. Aliran elektron yang melewati persimpangan PN di dalam led untuk bergabung dengan hole yang ada di semikonduktor P.

Pergerakan elektron elektron yang terjadi di dalam persimpangan PN melepaskan partikel foton yang kita lihat sebagai cahaya monokromatik dengan panjang gelombang tertentu.

Spektrum warna emisi led yang dihasilkan dari proses aliran elektron sangat sempit. Karena itu warna cahaya yang dapat dihasilkan oleh led sangat terbatas. Umumnya kita hanya menemukan warna led yang ada di pasaran berupa warna : merah, hijau, biru, kuning dan putih saja.

Warna cahaya yang dihasilkan oleh led tergantung dari jenis bahan semikonduktor yang menjadi bahan dasar pembuat persimpangan PN.

Jenis dan spesifikasi

Led dapat dikelompokkan menjadi dua jenis berdasarkan penampakan cahaya yang terlihat oleh mata :

• Led terlihat (Visible Led)
• Led tidak terlihat (Invisible Led)

Led terlihat merupakan jenis led yang biasa digunakan sebagai sumber penerangan. Sementara led yang tidak terlihat adalah led yang pemancaran cahayanya tidak tampak oleh mata kita. Led tidak terlihat banyak digunakan untuk sistem sensor cahaya dan saklar optik, misalnya remote control atau komunikasi fiber optik.

Setiap led dengan warna yang berbeda memiliki karakteristik dan spesifikasi khusus. Berikut ini contoh spesifikasi led dengan berbagai warna :

Kebutuhan arus rata rata led cukup kecil, yaitu sekitar 20mA.

Struktur bagian led

Struktur bagian utama led pada dasarnya seperti jenis dioda semikonduktor biasa. Cahaya led akan keluar pada saat persimpangan PN di dalam led diberikan tegangan bias maju. Persimpangan PN semikonduktor led ditutup menggunakan cangkang yang berbentuk hemispherical.

Cangkang penutup tersebut terbuat dari bahan sejenis epoxy resin padat dan plastik transparant sehingga dapat memantulkan cahaya yang dipnacarkan oleh persimpangan PN led tersebut.

Sebenarnya, cahaya yang dihasilkan oleh bahan semikonduktor led tidak terlalu terang intensitanya. Namun dengan desain bentuk dan pemilihan bahan cangkang penutup semikonduktor led yang tepat dapat meningkatkan efek intensitas cahaya dari led.

Selain itu, bagian dasar led terbuat dari material khusus yang dapat memantulkan cahaya. Sehingga perpaduan dasar led yang bersifat memantulkan cahaya dan desain bentuk kubah cangkang led mampu menghasilkan cahaya led yang lebih terang.

Dengan kata lain, desain pembungkus semikonduktor led dibuat seperti sebuah lensa pantul yang dapat meningkatkan intensitas cahaya. Bayangkan led seperti sebuah perangkat lampu senter di rumah kita. Itulah mengapa hanya bagian atas led saja yang terlihat sangat terang.

Menghitung resistor untuk led

Saat digunakan pada sirkuit elektronika, biasanya led akan terhubung secara seri dengan resistor atau hambatan. Resistor ini digunakan sebagai pembatas arus yang akan melewati led agar led tidak cepat rusak karena kelebihan beban arus listrik.

Untuk mennghitung berapa nilai resistor untuk led, bisa digunakan denga rumus sebagai berikut :

R_S = \frac{V_S - V_L}{I_L}

Dimana : V_S adalah besar tegangan sumber, V_L adalah Kebutuhan tegangan bias maju led dan I_L adalah kebutuhan arus led.

Contoh :

Berapa besar hambatan resistro yang dibutuhkan untuk membatasi arus listrik yang melewati led warna biru jika tegangan sumber sebesar 12 V ?

Jawab:

R_S = \frac{V_S - V_L}{I_L} \\ \frac{12 V - 3.6V}{20mA}  = 420 \Omega

Kelebihan dan kekurangan led

Diantara sederet fungsi led untuk kebutuhan perangkat elektronika dan kelistrikan, namun led juga mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan. Berikut ini adalah penjelasanya :

Kelebihan :

• Dapat diproduksi dengan biaya rendah
• Usia lebih lama
• Efisiensi daya listrik sangat tinggi
• Panas yang dihasilkan relatif rendah
• Bentuk fleksibel
• Memiliki pilihan warna berbeda
• Ramah lingkungan
• Kecepatan peralihan tinggi
• Intensitas cahaya tinggi
• Tidak mudah rusak oleh pengaruh luar
• Tidak menghasilkan sinar UV

Kekurangan :

• Kurang tahan terjadap lonjakan arus atau tegangan
• Efisiensi dapat dicapai hanya dlam kondisi dingin
• Ketergantungan terhadap suhu sekitar dan radiasi panjang gelombang led