Pengantar LED
Sebuah LED atau Light Emitting Diode adalah dioda PN junction sederhana , terbuat dari bahan dengan penghalang energi lebih besar. Saat suplai diberikan ke sambungan LED, elektron berpindah dari pita valensi ke pita konduksi. Ketika elektron kehilangan energinya dan jatuh kembali ke keadaan semula, foton dipancarkan. Cahaya yang dipancarkan ini berada dalam pita frekuensi dari rentang frekuensi cahaya yang terlihat.
LED
Dioda sederhana ini memancarkan cahaya ketika sambungan p-n-nya dibiaskan oleh tegangan serendah 1 volt. Sebagian besar LED bekerja antara 1,5 volt hingga 2 volt, namun tipe high bright terutama LED Putih, Biru dan Pink membutuhkan 3 volt untuk memberikan kecerahan maksimal. Arus yang 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.
Light Emitting Diode - LED
LED memiliki chip semikonduktor yang terbuat dari senyawa Gallium yang memiliki sifat emisi foton oleh pengaruh arus. Chip dihubungkan ke dua tiang terminal untuk memberikan tegangan suplai. Seluruh rakitan dikemas dalam kotak epoksi dengan terminal menonjol keluar. Kabel panjang LED positif sedangkan kabel pendek negatif. Awalnya, semikonduktor yang digunakan dalam LED adalah Gallium Arsenide Phosphate (GaAsP) sedangkan Gallium Aluminium Aeresnide (GaAlAs) sekarang digunakan dalam LED terang tinggi. LED Biru dan Putih menggunakan Indium Gallium Nitride (InGaN) sedangkan LED Multicolour menggunakan kombinasi bahan yang berbeda untuk menghasilkan warna yang berbeda. LED Putih berisi chip biru dengan fosfor anorganik putih. Saat cahaya biru mengenai fosfor, cahaya putih akan dipancarkan.
LED memancarkan cahaya berdasarkan Electroluminescence. Bahan semikonduktor di LED memiliki daerah tipe P dan tipe N. Daerah p membawa muatan positif yang disebut Lubang sedangkan daerah N melepaskan elektron. Bahan pemancar foton diapit 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 lubang. Ini melepaskan energi dalam bentuk cahaya dari bahan aktif. Berdasarkan jenis bahan aktif, warna yang berbeda akan dihasilkan.
8 jenis LED dan bahan yang digunakan di dalamnya
1. Aluminium Gallium Arsenide - LED Inframerah
2. Aluminium Gallium Arsenide, Gallium Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide - LED Merah
3. Aluminium Gallium Phosphide, Gallium Nitride - LED Hijau
4. Aluminium Gallium Phosphide, Gallium Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide - LED Kuning
5. Aluminium Gallium Indium Phosphide - LED Oranye
6. Indium Gallium Nitride, Silicon Carbide, Safir, Zinc Selenide - LED Biru
7. Indium Gallium Nitride berbasis Gallium Nitride - LED Putih
8. Indium Gallium Nitride, Aluminium Gallium Nitride - LED Ultraviolet
8 parameter LED
1. Fluks Cahaya- Ini adalah jumlah energi dari LED dan diukur dalam Lumen (lm) atau Milli lumen (mlm)
2. Intensitas Cahaya - Ini adalah Fluks Cahaya yang menutupi suatu area dan diukur dalam bentuk Candela (cd). Kecerahan LED tergantung pada intensitas cahaya.
3. Efektivitas Cahaya - Ini menunjukkan cahaya dalam kaitannya dengan tegangan yang diterapkan. Satuannya adalah lumen per watt (lm w).
4. Tegangan maju (Vf) - Ini adalah penurunan tegangan pada LED. Ini berkisar dari 1,8 volt dalam LED Merah hingga 2,2 volt dalam LED hijau dan Kuning. Dalam LED Biru dan Putih, itu adalah 3,2 volt.
5. Arus maju (Jika) - Ini adalah arus maksimum yang diperbolehkan melalui LED. Ini berkisar dari 10 mA hingga 20mA dalam LED biasa sementara 20mA hingga 40 mA dalam LED Putih dan Biru. LED 1 watt terang tinggi membutuhkan arus 100 - 350 mili ampere.
6. Sudut pandang - Ini juga disebut sudut sumbu Off. Ini adalah intensitas cahaya jatuh ke nilai setengah sumbu. Ini menghasilkan kecerahan penuh dalam kondisi penuh. Lampu LED tipe high bright memiliki sudut pandang yang sempit sehingga cahayanya akan terfokus menjadi sebuah berkas sinar.
7. Tingkat energi - Tingkat energi dalam keluaran cahaya tergantung pada tegangan yang diterapkan dan muatan elektron di semikonduktor. Tingkat energi adalah E = qV dimana q adalah muatan dalam elektron dan V adalah tegangan yang diberikan. q biasanya -1.6 × 1019 Joule.
8. Watt LED - Ini adalah tegangan maju dikalikan dengan arus maju. Jika arus berlebih mengalir melalui LED, masa pakainya akan berkurang. Jadi resistor seri, biasanya 470 ohm hingga 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 suplai AC untuk menggerakkan LED
Untuk aplikasi yang melibatkan daya rendah seperti pada ponsel, dimungkinkan untuk menggunakan suplai dc untuk sebuah LED. Namun untuk aplikasi skala besar seperti Traffic Lights yang menggunakan LED, sebenarnya kurang nyaman menggunakan DC. Ini karena dengan bertambahnya jarak, transmisi daya DC berkontribusi pada lebih banyak kerugian dan juga cukup murah menggunakan perangkat untuk konversi DC-DC. Akibatnya, lebih cocok menggunakan suplai AC untuk aplikasi kelas atas seperti lampu LED dalam jumlah besar.
Kapasitor sebagai pembatas tegangan AC
Kapasitor memiliki sifat yang menentang perubahan tegangan yang diberikan dengan menarik atau memasok arus dari rangkaian, saat 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 pelat per satuan waktu atau arus.
Arus yang melalui kapasitor merupakan reaksi terhadap perubahan tegangan. Oleh karena itu untuk tegangan sesaat yang tinggi, arusnya nol. Dengan kata lain tegangan tertinggal arus sebesar 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 reaktansinya.
Aplikasi yang melibatkan penggunaan sumber listrik AC untuk menggerakkan LED
LED atau Light Emitting Diodes dapat langsung dioperasikan melalui catu daya AC hanya dengan menggunakan kombinasi kapasitor dan resistor. Suplai utama AC 220V diubah menjadi AC tegangan rendah menggunakan trafo. Kapasitor digunakan sebagai pembatas tegangan sedangkan 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 dihubungkan dalam dua kombinasi seri-paralel. Jika 12 LED digunakan dalam setiap kombinasi, penurunan tegangan pada kombinasi LED 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 dari banyaknya LED yang digunakan. Karena peringkat LED pada 15mA, arus yang melalui setiap LED akan menjadi 15mA dan arus total melalui dua rangkaian kombinasi LED akan menjadi 30mA, menyebabkan penurunan tegangan 30V pada resistor 1k.
Saya harap Anda telah mendapat gambaran tentang konsep LED yang dioperasikan listrik jika ada pertanyaan lebih lanjut tentang topik ini atau tentang konsep proyek listrik dan elektronik, tinggalkan bagian komentar di bawah ini.
