DIODA - LED - Pertemuan 4b

Gambar 1. LED

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor.

Cara Kerja LED

Gambar 2. Led dan Simbul

Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. 

Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. 

Led memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada led maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan 10 mA - 20 mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20 mA maka led akan terbakar. 

Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu digunakan resistor sebagai penghambat arus.

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak dijual dipasaran adalah warna merah, kuning dan hijau.  LED berwarna biru sangat langka. 

Untuk menghasilkan warna putih yang sempurna, spectrum cahaya dari warna-warna tersebut digabungkan, dengan cara yang paling umum yaitu penggabungan warna merah,  hijau , dan biru, yang disebut RGB. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. 

Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong. 

Gambar 3. Fisik LED

Bahan semikonduktor yang sering digunakan dalam pembuatan LED adalah :

• Ga As (Galium Arsenide) meradiasikan sinar infra merah, 
• Ga As P (Galium Arsenide Phospide) meradiasikan warna  merah dan  kuning ,
• Ga P (Galium Phospide) meradiasikan warna   merah  dan  kuning .

Cara Menghitung Nilai Resistor pada LED :

Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan :

Tabel 1. Jatuh Tegangan (Drop Voltage) LED

Daftar Drop Voltage LED
	Warna LED	Jatuh Tegangan (Volt)
1	Infra merah	1,6
2	Merah	1,8  – 2,1
3	Oranye	2,2
4	Kuning	2,4
5	Hijau	2,6
6	Biru	3,0  – 3,5
7	Putih	3,0 – 3,6
8	Ultraviolet	3,5

Berdasarkan Hukum Ohm, maka rumus umumnya adalah :

     V = I.R

Keterangan : 

V = tegangan, 

I = arus listrik, 

R = Resistor.

Apabila mencari nilai resistor maka : R = V/I

        R =(Vs-Vd) / I

Dimana :

Gambar 4. LED Paralel

Vs = tegangan sumber (bateray, accu, power suply).
Vd = jatuh tegangan (Drop Voltage) 

Contoh : Misal sebuah LED warna merah (memiliki jatuh tegangan 1,8 Volt) yang akan dinyalakan menggunakan sumber tegangan (misalnya accu) : 12 Volt maka harus dicari nilai resistor yang akan dihubungkan secara seri dengan LED.  Sebelumnya telah diketahui bahwa arus maksimal yang diperbolehkan adalah 20 mA

Gambar 4b. Rangkaian LED Paralel

Jadi dari masalah diatas dapat diketahui : tegangan yang digunakan : 12V, jatuh tegangan : 1,8V, dan Arus listrik : 20 mA = 0,02 Ampere. 

        R=(12-1,8) / 0,02 = 510 Ω

Menghitung nilai resistor secara parallel :

R LED Merah = (12 V- 1.8V) /0.02 A = 510 Ω
R LED Biru    = (12V – 3V) / 0.02 A = 450 Ω

Menghitung resistor secara seri (LED KUNING) :

Gambar 5. LED Serial

R = (12V – 9.6 V) / 0.02 A = 120 Ω  
(9.6 berasal dari seri 2.4 V)

Gambar 5B. LED Serial

Menghitung resistor pada LED nyala putih (super bright). Terdapat led nyala putih (super bright) dan akan dinyalakan dengan menggunakan accu 12 Volt maka :

R = (-12V (3.6 V * 3)) / .0,3 A = 40 Ω

Gambar 6. LED super bright

Untuk contoh, karena belum saya temukan LED Super Bright pada Livewire, maka saya menggunakan sembarang LED saja.

Gambar 6A. Rangkaian LED Serial yang di Paralel

Gambar 6B. Uji LED

Pada gambar 6B, terlihat uji LED, dimana gambar yang atas, terdapat 1 buah lampu LED paling kanan putus (terbakar), karena tegangan yang melewatinya melebihi ketahanannya (tegangan jatuh LED biru = 3 s/d 3.5 V), sedangkan 2  LED Biru  di tengah menyala tidak terbakar karena kalau dijumlahkan (tegangan jatuh seri) maka tegangan jatuhnya maksimum 7 V, lebih dari setengahnya tegangan sumber, jadi masih ditoleransi. (tapi inget itu juga kalau kelamaan juga akan putus atau tidak awet). Sedangkan yang  warna merah (1 LED) dengan tegangan jatuh= 1.8 s/d 2.1 V.  Sehingga memerlukan hambatan, sebesar lebih kurang 510 Ohm.

Sedangkan gambar yang di bawah, jumlah  LED Biru  sebanyak 5 buah dengan tegangan jatuh maksimum paralelnya = 3.5 * 5 = 17.5 V, sedangkan tegangan sumber hanya 12 V, makanya lampunya menyala  redup .

HPL (High Power LED)

LED dengan daya besar. biasanya penggunaanya dibutuhkan tambahan pendingin untuk membuang panas. tabel dibawah khusus untuk LED warna putih

Gambar 7. HPL

Spesifikasi dari HPL bisa dilihat pada tabel berikut :

Daya	Tegangan	Arus	Lumens
1W	3.0V - 3.4V	300mA	100 - 120lm
3W	3.0V - 3.4V	700mA	220 - 240lm
10W	9 - 12V	1050mA	400 - 900lm
20W	30V - 36V	700mA	1600lm
50W	30V - 36V	1500mA	4000lm
100W	30V - 36V	3000mA	8000lm

semakin besar lumens, cahaya yang dihasilkan semakin terang.

SMD LED (Surface Mount Device)

led ini berukuran cukup kecil (lihat gambar). dulu admin sering menemukan LED jenis ini pada Keypad HP dan lampu belakang LCD. Pada sekitar tahun 2015 Led seri 5730(led paling kanan) digunakan sebagai lampu hemat energi.

Gambar 8. SMD

Spesifikasi SMD dapat dilihat pada tabel berikut :

Seri	Tegangan	Arus	Lumens
0402
0603
0805
1206	3.6V	20mA	3-8lm
3014
3020
3528	3.6V	20mA	7 - 8lm
5050	3.0V - 3.6V	200mA	14 - 18lm
5730	3.2V - 3.4V	500mA	40 - 52lm

tabel untuk nyala warna putih saja. untuk seri lainnya admin belum menemukan datanya. tapi bisa dikira kira karena ini LED warna putih maka tegangan yang dibutuhkan antar 3Volt.