Selasa, 11 Oktober 2011

MENGHITUNG NILAI RESISTOR PADA RANGKAIAN LED


Diode pancaran cahaya (bahasa Inggris: light-emitting diode; LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju.

Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga ultraviolet dekat atau inframerah dekat.
Teknologi LED
Fungsi fisikal
Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.


Emisi cahaya
Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah dioda normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, tampak, dan ultraungu dekat.
Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.


Polarisasi
Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya sifat isolator searah LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.


Tegangan maju
Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju.

Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).


Sirkuit LED
Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah jumlah tegangan yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit jika warna LED berbeda-beda, karena tiap warna LED yang berlainan mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber daya listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang mempunyai tegangan maju relatif rendah.

Pada umumnya, LED yang disusun secara seri harus mempunyai tegangan maju yang sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik. Jika LED digunakan untuk indikator pada voltase lebih tinggi dari operasinya dirangkai seri dengan resistor untuk menyesuaikan arus agar tidak melampaui arus maksimum LED, kalau arus maksimum terlampau LED jadi rusak.

Substrat LEDPengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat dengan gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material telah memungkinkan produksi alat dengan panjang gelombang yang lebih pendek, menghasilkan cahaya dengan warna bervariasi.LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan warna sebagai berikut:aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerahgallium aluminium phosphide - hijaugallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuninggallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan birugallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijauzinc selenide (ZnSe) - biruindium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biruindium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijausilicon carbide (SiC) - birudiamond (C) - ultravioletsilicon (Si) - biru (dalam pengembangan)sapphire (Al2O3) - biru
LED biru dan putih
LED biru pertama yang dapat mencapai keterangan komersial menggunakan substrat galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamuratahun 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.
Sebuah GaN LED ultraviolet

LED dengan cahaya putih sekarang ini mayoritas dibuat dengan cara melapisi substrat galium nitrida (GaN) dengan fosfor kuning. Karena warna kuning merangsang penerima warna merah dan hijau di mata manusia, kombinasi antara warna kuning dari fosfor dan warna biru dari substrat akan memberikan kesan warna putih bagi mata manusia.

LED putih juga dapat dibuat dengan cara melapisi fosfor biru, merah dan hijau di substrat ultraviolet dekat yang lebih kurang sama dengan cara kerja lampu fluoresen.

Metode terbaru untuk menciptakan cahaya putih dari LED adalah dengan tidak menggunakan fosfor sama sekali melainkan menggunakan substrat seng selenida yang dapat memancarkan cahaya biru dari area aktif dan cahaya kuning dari substrat itu sendiri.

LED adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda beda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda sehingga cahaya yang dihasilkan bebeda pula.

CARA KERJA LED :
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 terebalik 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 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.

Gambar LED :

Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan :
1. Infra merah : 1,6 V
2. Merah : 1,8 V – 2,1 V
3. Oranye : 2,2 V
4. Kuning : 2,4 V
5. Hijau : 2,6 V
6. Biru : 3,0 V – 3,5 V
7. Putih : 3,0 – 3,6 V
8. Ultraviolet : 3,5 V

Berdasarkan Hukum Ohm, V=I.R
Keterangan : V = tegangan, I = arus listrik, R = Resistor.
Apabila kita mencari nilai resistor maka : R = V/I 
R =(Vs-Vd) / I 
Vs = tegangan sumber(batry,accu,power suply).
Vd = jatuh tegangan.

Contoh : Misal kita mempunyai sebuah LED warna merah (memiliki jatuh tegangan 1,8 Volt) yang akan dinyalakan menggunakan sumber tegangan(misalnya accu) : 12Volt maka kita harus mencari nilai resistor yang akan dihubungkan secara seri dengan LED. Untuk led yang digunakan sebagai indikator rangkaian kita menggunakan arus minimum agar led tahan lama yaitu 10mA. Apabila kita menginginkan led sebagai aksesori(cahaya yang terang) kita menggunakan arus maksimum yaitu 20mA. Sebagai contoh kita akan merangkai led sebagai aksesori maka kita menggunakan arus maksimum 20mA. Jadi dari masalah diatas dapat diketahui : tegangan yang digunakan : 12V, jatuh tegangan : 1,8V, dan Arus listrik : 20mA=0,02Ampere. R=(12-1,8) / 0,02 = 510 ohm.
Untuk menghitung nilai resistor seri led secara cepat menurut Gelora Elektronik Kursus adalah 100X selisih tegangan sumber dikurangi tegangan led : R seri dalam satuan ohm.
R=100X(12-1,8) =1.020 Ohm, bisa kita bulatkan 1K karena dipasaran tidak ada yang jual 1.020 Ohm.

Menghitung nilai resistor secara parallel:

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

Menghitung resistor secara seri :
R = (12V - 9.6 V) / 0.02 A = 120 ohms
Menghitung resistor pada LED nyala putih(super bright)
Kita memiliki 3 buah led nyala putih(super bright) dan akan kita nyalakan dengan mengguynakan accu 12 Volt maka
R= (12V - (3.6 V x 3) / .0,3 A = 40Ω
Gambar LED super bright : 



Catatan : Untuk indikator pada rangkaian kita menggunakan arus 10mA agar led tahan lama sedangkan untuk aksesori yang menyala lebih terang kita menggunakan arus maksimum 20mA.

sumber : 1 & 2

3 komentar:

Ryan Alvin mengatakan...

mlm mas, maw tny neh.. sy pnya alat pengharum ruangan dengan menggunakan 2 batrei 1,5 volt.. sy maw ganti penggunaan batrei dgn adaptor INPT : 220 Volt, OUTPUT : DC 3V-12V, Current DC 1200mA..
trus sy coba tetapi terlalu cepat penyemprotannya..
bagaimana supaya nilai 2 batrei 1,5 Volt bs sesuai dgn adaptor sy??
mohon penjelasannya..
Trims Mas ya..

Ryan Alvin mengatakan...

mlm mas, maw tny neh.. sy pnya alat pengharum ruangan dengan menggunakan 2 batrei 1,5 volt.. sy maw ganti penggunaan batrei dgn adaptor INPT : 220 Volt, OUTPUT : DC 3V-12V, Current DC 1200mA..
trus sy coba tetapi terlalu cepat penyemprotannya..
bagaimana supaya nilai 2 batrei 1,5 Volt bs sesuai dgn adaptor sy??
mohon penjelasannya..
Trims Mas ya..

Addemo adhiesebul mengatakan...

@ryan alvin : kalo mau ganti dari baterai ke adaptor, masnya jangan pake adaptor variabel...
kalo mau pake itu, bisa, syaratnya ubah jalur penyetabil tegangan dengan rangkaian zener 3volt...

dibelakang dari rangkaian adaptornya kasih aja r + zener..seperti contoh : http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode24.gif

Poskan Komentar