Pada artikel sebelumnya kita sudah menjelaskan secara sederhana, apa itu komponen dioda dan jenis-jenisnya. Nah, adapun pada kesempatan kali ini, seperti judul yang sudah kita lihat bersama. Kita akan menjelaskan secara detail, apa itu komponen LED atau yang dikenal dengan sebutan dioda emisi.
Bukan hanya menjelaskan secara definisi, disini kita juga akan menjelaskan jenis-jenis LED berdasarkan tegangan dan warna yang dihasilkan, kelebihan dari komponen LED, kelemahan, serta cara kerja LED. Pokoknya, dengan memahami materi komponen LED ini kamu akan memahami secara esensi, apa dan bagaimana LED itu sebenarnya.
Pelajari: Pengertian Komponen Induktor
Nah! Daripada berkerak nungguin bacot penulis, langsung saja masuk ke pembahasan utama kita di bawah ini.
Apa itu Komponen LED (Light Emitting Diode)?
Dioda emisi cahaya atau yang dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Nah! Adapun elektroda- elektroda yang terdapat pada LED sama seperti dioda pada umumnya, yaitu ada kutub anoda (+) dan Katoda (-). Secara garis besar, terdapat tiga kategori umum penggunaan LED, yaitu :
• Sebagai lampu sinyal indikator,
• Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu,
• Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total. Bangun fisiknya dan konstruksinya diperlihatkan pada gambar berikut:
Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida (GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.
Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED mempunyai nilai besaran terbatas dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna.
Sedangkan besar arus maju suatu LED standard adalah sekitar 20 mA. Karena dapat mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini mudah, cukup dengan menggabungkan dengan sumber tegangan dc kecil saja atau dengan ohmmeter dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.
LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi sehingga menghasilkan warna sebagai berikut:
1. Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) – merah dan inframerah
2. Gallium Aluminium Phosphide – hijau
3. Gallium Arsenide/Phosphide (GaAsP) – merah, oranye-merah, oranye, dan kuning
4. Gallium Nitride (GaN) – hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru
5. Gallium Phosphide (GaP) – merah, kuning, dan hijau
6. Zinc Selenide (ZnSe) – biru
7. Indium Gallium Nitride (lnGaN) – hijau kebiruan dan biru
8. Indium Gallium Aluminium Phosphide – oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau
9. Silicon Carbide (SiC) – biru
10. Diamond (C) – ultraviolet
11. Silicon (Si) – biru (dalam pengembangan)
12. Sapphire (Al2O3) – biru
LED biru pertama kali dan bisa dikomersialkan menggunakan substrat galium nitrida. LED ini ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporation di Jepang. LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.
Pengertian LED (Light Emitting Diode)
Dalam definisi lain LED / Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula. LED memiliki bentuk fisik seperti gambar berikut:
LED memiliki dua kaki yang terbuat dari sejenis kawat. Kawat yang panjang adalah anoda, sedangkan kawat yang pendek adalah katoda. Coba perhatikan bagian dalam LED, akan terlihat berbeda antara kiri dan kanannya. Yang ukurannya lebih besar adalah katoda, atau yang mempunyai panjang sisi atas yang lebih besar adalah katoda.
Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik lainnya pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron.
Katoda merupakan kebalikan dari anoda. Katoda adalah elektroda dalam sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya.
Cara Kerja Komponen LED (Light Emitting Diode)
Terkait cara kerja komponen LED, dalam hal ini LED akan menyala bila terdapat arus listrik mengalir dari anoda ke katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan.
Biasanya, bila arus yang mengalir pada LED semakin besar, maka cahaya yang dihasilkan oleh LED akan semakin terang pula. Namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10mA-20mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai penghambat arus.
Arah arus konvensional hanya dapat mengalir dari anoda ke katoda. Untuk pemasangan LED pada board mikrokontroller Anoda dihubungkan ke sumber tegangan dan katoda dihubungkan ke ground.
Di dalam LED terdapat sejumlah zat kimia yang kaan mengeluarkan cahaya jika elektron-elektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini (doping), dapat mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, seperti infra red, hijau/biru/merah, dan ultraviolet.
Jenis-Jenis Komponen LED (Light Emitting Diode)
Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah komponen LED dapat mempengaruhi warna yang dihasilkan. Oleh sebab itu disini kami perlu menginformasikan terkait jenis-jenis komponen LED berdasarkan tegangannya:
• Infra merah : 1,6 V
• Merah : 1,8 V – 2,1 V
• Oranye : 2,2 V
• Kuning : 2,4 V
• Hijau : 2,6 V
• Biru : 3,0 V – 3,5 V
• Putih : 3,0 – 3,6 V
• Ultraviolet : 3,5 V
Kelebihan dari Komponen LED (Light Emitting Diode)
Bila kita melakukan perbandingan antara lampu pijar dengan lampu dalam bentuk komponen LED, kita akan dapati bahwa komponen LED memiliki beberapa kelebihan, antara lain yaitu:
• LED atau Light Emitting Diode memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain, dimana LED lebih hemat energi 80 % sampai 90% dibandingkan lampu lain.
• Komponen LED memilki waktu atau durasi penggunaan yang lebih lama hingga mencapai 100 ribu jam.
• Light Emitting Diode memiliki tegangan operasi DC yang rendah.
• Pancaran sinar atau cahaya keluaran dari LED bersifat dingin atau cool (tidak ada sinar UV atau energi panas).
• Komponen LED memiliki ukuran yang mini dan praktis
• Light Emitting Diode tersedia dalam berbagai warna
• Selain berukuran mini, LED juga memiliki harga yang cenderung murah
Kekurangan dari Komponen LED (Light Emitting Diode)
Dibalik beberapa kelebihan LED di atas, ternyata komponen LED memiliki sejumlah kekurangan, antara lain sebagai berikut:
• Suhu lingkungan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan gangguan elektrik pada LED.
• Harga LED per lumen lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain.
• Intensitas cahaya (Lumen) yang dihasilkannya tergolong kecil.
Tabel Warna LED (Light Emitting Diode)
Tidak seperti dioda signal biasa yang dibuat untuk penyearah dan terbuat dari germanium ataupun silikon, LED terbuat dari senyawa semikonduktor eksotik seperti Gallium (GaAs), Gallium fosfida (GaP), Gallium fosfida (GaAsP), Silicon Carbide (SiC) atau Indium Gallium Nitrida (GaInN) yang dicampur pada rasio yang berbeda untuk menghasilkan panjang gelombang warna yang berbeda. Pilihan yang tepat dari bahan semikonduktor yang digunakan akan menentukan panjang gelombang keseluruhan dari emisi foton cahaya dan akan menentukan warna yang dipancarkan LED.
LED Multi Warna
• Bicolour Light Emitting Diodes (LED 2 Warna)
LED 2 warna mempunyai 2 LED dalam satu komponen yang dipasang “inverse paralel” (salah satu bias maju dan satunya bias mundur) , jadi ketika di operasikan bias maju akan menghasilkan warna 1 dan jika dioperasikan bias mundur akan menghasilkan warna kedua.
• Multi or Tricolour Light Emitting Diodes (LED multi atau 3 Warna)
Komponen LED 3 warna yang paling terkenal adalah LED berwarna merah dan hijau, dan warna ketiganya adalah kombinasi dari keduanya yaitu kuning. LED 3 warna mempunyai 3 kaki, 2 kaki anoda dan 1 kaki yang di tengah merupakan katoda.
LED Displays
Light Emiting Diode (LED) display merupakan beberapa LED yang dijadikan satu membuat bentuk tertentu, contoh yang umum adalah, 7-segmen, LED display yang berfungsi menampilkan angka (digit 0-9)
• Common Cathode Display (CCD)
Pada display common katoda, semua katoda LED di gabung menjadi satu. Masing-masing segmen akan menyala jika diberi logika “HIGH” logic “1”.
• Common Anode Display (CAD)
Pada display common anooda, semua anoda LED di gabung menjadi satu. Masing-masing segmen akan menyala jika diberi logika “LOW” logic “0”.
Rangkuman Komponen LED (Light Emitting Diode)
a. Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”.
b. tiga kategori umum penggunaan LED, yaitu : 1) Sebagai lampu indikator, 2) Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu, 3) Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total.
c. 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.
d. LED memiliki dua kaki yang terbuat dari sejenis kawat. Kawat yang panjang adalah anoda, sedangkan kawat yang pendek adalah katoda.
e. Di dalam LED terdapat sejumlah zat kimia yang kaan mengeluarkan cahaya jika elektron-elektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini (doping), dapat mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, seperti infra red, hijau/biru/merah, dan ultraviolet.
f. LED 2 warna mempunyai 2 LED dalam satu komponen yang dipasang “inverse paralel” (salah satu bias maju dan satunya bias mundur) , jadi ketika di operasikan bias maju akan menghasilkan warna 1 dan jika dioperasikan bias mundur akan menghasilkan warna kedua.
g. Light Emiting Diode 3 warna yang paling terkenal adalah LED berwarna merah dan hijau, dan warna ketiganya adalah kombinasi dari keduanya yaitu kuning.
h. Komponen LED display merupakan beberapa LED yang dijadikan satu membuat bentuk tertentu, contoh yang umum adalah, 7-segmen, LED display yang berfungsi menampilkan angka (digit 0-9).
Penutup
Kira-kira demikianlah, rangkaian materi elektro kita kali ini terkait apa itu pengertian LED (Light Emitting Diode), jenis-jenis LED, kelebihan, kekurangan, tabel warna LED, dan cara kerja LED. Terima kasih atas partisipasinya, dan jangan lupa bagikan tulisan ini ke teman-teman kalian, agar kemajuan ilmu pengetahuan anak-anak Indonesia terus meningkat. Salam dari penulis buat pelajar.
Pelajari: Pengertian Komponen Dioda
Daftar Pustaka
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan – Komplek Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Gedung E, Lantai 13 Jalan Jenderal Sudirman, Senayan, Jakarta 10270.