Mengenal Lampu LED
Pengertian LED
LED adalah dioda dengan junction-PN sederhana, yang terbuat dari bahan dengan penghalang energi yang lebih besar. Ketika supply diberikan ke persimpangan LED, elektron bergerak dari pita valensi ke pita konduksi. Ketika elektron kehilangan energi dan jatuh kembali ke keadaan semula, foton dipancarkan. Cahaya yang dipancarkan ini berada dalam pita frekuensi dari rentang frekuensi cahaya yang terlihat.
Kepanjangan LED adalah Light Emitting Diode, Dioda sederhana ini memancarkan cahaya ketika sambungan PN-nya dibiaskan oleh tegangan serendah 1 volt. Sebagian besar LED bekerja antara 1.5 volt hingga 2 volt, tetapi jenis yang sangat terang terutama LED Putih, Biru dan Merah Muda membutuhkan 3 volt untuk memberikan kecerahan maksimum. Arus melalui LED harus dibatasi hingga 20 -30 mili ampere jika tidak, perangkat akan terbakar. LED Putih dan Biru dapat mentolerir arus hingga 40 mili ampere.
LED memiliki chip semikonduktor yang terbuat dari senyawa Gallium yang memiliki sifat emisi foton oleh pengaruh arus. Chip terhubung ke dua pos terminal untuk memberikan tegangan supply. Seluruh rakitan dirangkum dalam kasus epoksi dengan terminal diproyeksikan keluar. Kawat panjang pada LED artinya positif sedangkan kawat pendek berarti negatif.
Awalnya, semikonduktor yang digunakan dalam LED adalah Gallium Arsenide Phosphate (GaAsP) sementara Gallium Aluminium Aeresnide (GaAlAs) sekarang digunakan dalam LED tinggi yang cerah. LED Biru dan Putih menggunakan Indium Gallium Nitride (InGaN) sementara LED Multicolour menggunakan kombinasi bahan yang berbeda untuk menghasilkan warna yang berbeda. LED Putih berisi chip biru dengan fosfor anorganik putih. Ketika cahaya biru menyerang fosfor, cahaya putih akan dipancarkan.
LED memancarkan cahaya berdasarkan Electroluminescence. Bahan semikonduktor dalam LED memiliki daerah tipe P dan tipe N. Wilayah P membawa muatan positif yang disebut Holes sementara wilayah N melepaskan elektron. Bahan pemancar foton terjepit di antara lapisan P dan N.
Ketika Perbedaan Potensial diterapkan antara lapisan P dan N, elektron dari lapisan N bergerak menuju bahan aktif dan bergabung dengan Holes. Ini melepaskan energi dalam bentuk cahaya dari bahan aktif. Berdasarkan jenis bahan aktif, warna yang berbeda akan diproduksi.
8 jenis LED dan bahan yang digunakan di dalamnya
1. LED Infrared - Aluminium Gallium Arsenide
2. LED Merah - Aluminium Gallium Arsenide, Gallium Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide
3. LED Hijau - Aluminium Gallium Phosphide, Gallium Nitride
4. LED Kuning - Aluminium Gallium Phosphide, Gallium Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide
5. LED Orange - Aluminium Gallium Indium Phosphide
6. LED Biru - Indium Gallium Nitride, Silicon Carbide, Sapphire, Zinc Selenide
7. LED Putih - Gallium Nitride berbasis Indium Gallium Nitride
8. LED Ultraviolet - Indium Gallium Nitride, Aluminium Gallium Nitride
8 Parameter LED
1. Luminous Flux - Ini adalah jumlah energi dari LED dan diukur dalam Lumen (lm) atau Milli lumen (mlm)
2. Luminous Intensity - Ini adalah Luminous Flux yang meliputi area dan diukur dalam istilah Candela (cd). Kecerahan LED tergantung pada intensitas cahaya.
3. Luminous Efficacy - Ini menunjukkan cahaya dalam kaitannya dengan tegangan yang diberikan. Unitnya adalah lumen per watt (lm w).
4. Voltage Forward (Vf) - Tegangan maju ini adalah penurunan tegangan melintasi LED. Ini berkisar dari 1.8 volt di LED Merah, pada LED Hijau dan Kuning di 2.2 volt . Dan dalam LED Biru dan Putih, 3.2 volt.
5. Current Forward (If) - Arus maju ini adalah arus maksimum yang diijinkan melalui LED. Ini berkisar dari 10 mA hingga 20mA dalam LED biasa, sedangkan 20mA hingga 40 mA dalam LED Putih dan Biru. LED 1 watt yang terang tinggi membutuhkan arus 100 - 350 mili ampere.
6. Viewing angle - Ini juga disebut Off-axis angle. Ini adalah intensitas cahaya yang turun ke nilai setengah sumbu (axis). Ini menghasilkan kecerahan penuh dalam kondisi penuh. LED jenis tinggi terang memiliki sudut pandang yang sempit sehingga cahaya akan difokuskan menjadi balok.
7. Energy level - Tingkat energi dalam output cahaya tergantung pada tegangan yang diberikan dan muatan dalam elektron semikonduktor. Tingkat energi adalah E = qV di mana q adalah muatan dalam elektron dan V adalah tegangan yang diberikan. q biasanya -1.6 × 1019 Joule.
8. Watt dari LED - Ini adalah tegangan maju dikalikan dengan arus maju. Jika kelebihan arus mengalir melalui LED, masa pakai baterai akan berkurang. Jadi resistor seri, biasanya 470 ohm ke 1K digunakan untuk membatasi arus melalui LED.
Resistor LED dapat dipilih menggunakan rumus Vs - Vf / If. Di mana Vs adalah tegangan input, Vf adalah tegangan maju LED dan If adalah arus maju LED.
Kebutuhan Supply AC untuk Menyalakan LED
Untuk aplikasi yang melibatkan daya rendah seperti pada ponsel, dimungkinkan untuk menggunakan supply DC untuk LED. Namun untuk aplikasi skala besar seperti Traffic Lights menggunakan LED, sebenarnya tidak nyaman menggunakan DC.
Ini karena seiring dengan meningkatnya jarak, transmisi daya DC berkontribusi terhadap lebih banyak kerugian dan juga cukup murah untuk menggunakan perangkat untuk konversi DC-DC. Sebagai hasilnya, lebih cocok untuk menggunakan supply AC untuk aplikasi kelas atas seperti cahaya sejumlah besar LED.
Kapasitor sebagai Pembatas Tegangan AC
Kapasitor memiliki sifat menentang perubahan tegangan yang diterapkan dengan menarik atau men-supply arus dari rangkaian, karena mereka mengisi atau melepaskan. Arus melintasi kapasitor diberikan sebagai
I = CdV / dt
Di mana C adalah kapasitansi, dV/dt menunjukkan perubahan tegangan. I adalah muatan antara plat per satuan waktu atau arus.
Arus melalui kapasitor adalah reaksi terhadap perubahan tegangan. Oleh karena itu untuk tegangan sesaat yang tinggi, arusnya nol. Dengan kata lain tegangan tertinggal arus hingga 90 derajat. Properti kapasitor ini membuatnya dapat digunakan sebagai peredam tegangan untuk catu daya AC. Namun ini tergantung pada nilai kapasitansi dan frekuensi. Semakin tinggi frekuensi dan kapasitansi, semakin kecil reaktansi.
Aplikasi yang melibatkan supply AC untuk menyalakan LED
LED atau Light Emitting Diode dapat langsung dioperasikan melalui supply listrik AC hanya dengan menggunakan kombinasi Kapasitor dan Resistor. Supply utama AC 220V dikonversi ke tegangan AC rendah menggunakan Transformator.
Kapasitor digunakan sebagai pembatas tegangan dimana resistor adalah pembatas arus. Dioda dengan PIV tinggi (1000V) digunakan untuk melindungi LED dari tegangan tinggi.
Biasanya penurunan tegangan pada LED putih adalah sekitar 1.5V. LED terhubung dalam dua kombinasi seri-paralel. Jika 12 LED digunakan di setiap kombinasi, penurunan tegangan pada kombinasi LED adalah sekitar 30V. Resistor bertindak sebagai pembatas arus dan memberikan penurunan tegangan sekitar 30V.
Jadi dengan kombinasi kapasitor dan resistor, dimungkinkan untuk menggerakkan serangkaian LED. Nilai resistor tergantung pada jumlah LED yang digunakan. Karena peringkat LED adalah pada 15mA, arus melalui setiap LED akan 15mA dan arus total melalui dua set kombinasi LED akan 30mA, menyebabkan penurunan tegangan 30V melintasi resistor 1k.
