LED (Light Emiting dioda)

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED saat ini sudah banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri, untuk lampu emergency, untuk televisi, komputer, pengeras suara (speaker), hard disk eksternal, proyektor, LCD, dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan. dan banyak lagi

Pada dasarnya LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Gambar LED

Keunggulannya antara lain konsumsi listrik rendah, tersedia dalam berbagai warna, murah dan umur panjang. Keunggulannya ini membuat LED digunakan secara luas sebagai lampu indikator pada peralatan elektronik. Namun LED punya kelemahan, yaitu intensitas cahaya (Lumen) yang dihasilkannya termasuk kecil. Kelemahan ini membatasi LED untuk digunakan sebagai lampu penerangan. Namun beberapa tahun belakangan LED mulai dilirik untuk keperluan penerangan, terutama untuk rumah-rumah di kawasan terpencil yang menggunakan listrik dari energi terbarukan (surya, angin, hidropower, dll). Alasannya sederhana, konsumsi listrik LED yang kecil sesuai dengan kemampuan sistem pembangkit energi terbarukan yang juga kecil.

Penggunaan LED untuk pencahayaan :

Riset-riset mutakhir menunjukkan hasil menggembirakan. Kini LED mampu menghasilkan cahaya besar dengan konsumsi energi listrik (tetap) kecil. Berita terakhir adalah ditemukannya OLED (Organic LED) oleh para ilmuwan di University of Michigan dan Princeton University. Temuan ini sukses menghasilkan cahaya dengan intensitas 70 Lumen setiap 1 watt listrik yang digunakan. Sebagai perbandingan, lampu pijar memancarkan 15 lumen per watt, dan lampu fluoroscent (misalnya lampu jantung) memancarkan 90 lumen per watt. Keunggulan LED dibanding lampu fluoroscent adalah ramah lingkungan, cahaya tajam, umur panjang, dan murah.

Sebelum OLED ditemukan, persoalan yang dihadapi para ahli LED adalah rendahnya efisiensi LED. Bukan karena cahaya yang dihasilkan sedikit, tapi karena sekitar 80% cahaya terperangkan di dalam LED. Sebagai solusi, disain OLED menggunakan kombinasi kisi dan cermin berukuran mikro, bekerja bersama-sama memandu cahaya yang terperangkap di dalam LED keluar. Stephen Forrest, profesor teknik elektro dan fisika di University of Michigan, penemu OLED mengatakan bahwa kini kita bisa bersiap untuk mengganti pencahayaan di dalam bangunan dan rumah yang saat ini menggunakan lampu pijar ataupun fluoroscent dengan OLED.

Macam-macam LED :

1. Dioda Emiter Cahaya . Sebuah dioda emisi cahaya dapat mengubah arus listrik langsung menjadi cahaya. Dengan mengubah-ubah jenis dan jumlah bahan yang digunakan untuk bidang temu PN. LED dapat dibentuk agar dapat memancarkan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Warna yang biasa dijumpai adalah merah, hijau dan kuning.

2. LED Warna Tunggal . LED warna tunggal adalah komponen yang paling banya dijumpai. Sebuah LED warna tunggal mempunyai bidang temu PN pada satu keping silicon. Sebuah lensa menutupi bidang temu PN tersebut untuk memfokuskan cahaya yang dipancarkan.

3. LED Tiga Warna Tiga Kaki . satu kaki merupakan anoda bersama dari kedua LED. Satu kaki dihubungkan ke katoda LED merah dan kaki lainnya dihubungkan ke katoda LED hijau. Apabila anoda bersamanya dihubungkan ke bumi, maka suatu tegangan pada kaki merah atau hijau akan membuat LED menyala. Apabila satu tegangan diberikan pada kedua katoda dalam waktu yang bersama, maka kedua LED akan menyala bersama-sama. Pencampuran warna merah dan hijau akan menghasilkan warna kuning.

4. LED Tiga Warna Dua Kaki Disini, dua bidang temu PN dihubungkan dalam arah yang berlawanan. Warna yang akan dipancarkan LED ditentukan oleh polaritas tegangan pada kedua LED. Suatu sunyal yang dapat mengubah polaritas akan menyebabkan kedua LED menyala dan menghasilkan warna kuning.

5. . Led Seven Segmen biasanya digunakan untuk menampilkan angka berupa angka 0 sampai 9, angka – angka tersebut dapat ditampilkan dengan mengubah nyala dari 7 segmen yang ada pada led yang disusun seperti gambar dibawah ini :

Gambar LED Seven Segmen :

Led Seven Segmen, terdapat dua macam, yaitu common anoda dan common Catoda :
1. Common Catoda berarti seven segmen tersebut terdiri dari led – led dimana Catoda nya (Kutub -) di hubungkan menjadi satu, skematiknya adalah seperti gambar dibawah ini :

Gambar Common Cathode :

2. Common anoda, skema nya adalah seperti dibawah ini :

Gambar Common Anode :

Led seven segmen tersebut dapat diaktifkan dengan menghubungkan dengan perangkat kontrol seperti mikrokontroler, seperti di bawah ini :

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 :

Simbol LED:

Sebuah LED :

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada 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. Bahan semikonduktor yang sering digunakan dalam pembuatan LED adalah:

1. Ga As (Galium Arsenide,) meradiasikan sinar infra merah,
2. Ga As P (Galium Arsenide Phospide) meradiasikan warna merah dankuning,
3. Ga P (Galium Phospide) meradiasikan warna merah dan kuning.

Gambar Fisik LED :

Cara Menghitung Nilai Resistor pada 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.Sebelumnya kita mengetahui bahwa arus maksimal yang diperbolehkan adalah 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

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 ohm

Mennghitung 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 * 3)) / .0,3 A = 40Ω
Gambar LED super bright :

Kelebihan dari LED :

• LED memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain, dimana LED lebih hemat energi 80 % sampai 90% dibandingkan lampu lain.
• LED memilki waktu penggunaan yang lebih lama hingga mencapai 100 ribu jam.
• LED memiliki tegangan operasi DC yang rendah.
• Cahaya keluaran dari LED bersifat dingin atau cool (tidak ada sinar UV atau energi panas).
• Ukurannya yang mini dan praktis

Kelemahan LED

• Suhu lingkungan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan gangguan elektrik pada LED.
• Harga LED per lumen lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain.
• Kelemahan dari LED di atas yang menyebabkan masyarakat lebih memilih menggunakan
• Cara penerangan biasa dengan lampu pijar maupun neon dibandingkan menggunakan LED.

Kelebihan Lampu Pijar atau Neon yang Menggunakan LED :
Jika lampu pijar tidak dapat digunakan lagi setelah bohlamnya pecah, namun tidak demikian pada lampu LED. LED merupakan jenis solid-state lighting (SSL), artinya lampu yang menggunakan kumpulan LED, benda padat, sebagai sumber pencahayaannya sehingga tidak mudah rusak bila terjatuh atau bohlamnya pecah. Kumpulan LED diletakkan dengan jarak yang rapat untuk memperterang cahaya. Satu buah lampu ini dapat bertahan lebih dari 30 ribu jam, bahkan mencapai 100 ribu jam.

LED untuk Interior Mobil :

Buat yang mau mempercantik mobil dengan kerlap-kerlip cahaya lampu LED (light-emitting diode) yang hemat energi serta mampu memberikan efek cahaya dengan maksimal. Lampu LED memiliki watt sangat kecil dari pada lampu yang biasa digunakan untuk penerangan di kendaraan. LED merupakan 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 atau inframerah. LED sendiri identik dengan kendaraan modifikasi, namun perannya kini sudah banyak diaplikasi dengan kendaraan harian. Instalasi LED yang apik membuat kendaan makin tampil ciamik. 

Keuntungan interior mobil jika menggunakan LED adalah :

1. Jauh lebih hemat energy dibandingkan lampu bohlam, sehingga lebih menghemat pasokan lirtrik di dalam mobil
2. Tidak menimbulkan panas, sehingga aman dan tidak menimbulkan efek maupun bahaya di dalam mobil
3. Pemakaian bisa lebih tahan lama dan lebih awet dari pada lampu bohlam biasa. Karena LED dapat bertahan lama sampai 15.000 – 20.000 Jam, sedangkan lampu Bohlam 5.000 Jam

Untuk pemasangan LED tidaklah sulit, bahkan membutuhkan waktu singkat, karena LED sudah dirancang Plug and Play, sehingga pemilik mobil bisa memasangnya sendiri. Contohnya seperti memasang LED pada lampu plafon Innova, Tinggal copot mika lampu plafon kemudian copot bohlam dari soketnya. Kemudian pasangkan LED pada soket lampu plafon dan tutup kembali mikanya.

Untuk harga memang menjadi kelemahan dari lampu LED, karena harganya masih lebih mahal dari pada lampu bohlam biasa.

Berikut daftar harga lengkap LED :

1. Lampu Mundur : Rp. 75.000
2. Lampu Rem : Rp.75.000
3. Lampu Rem Ekonomis : Rp.65.000
4. Lampu Plafon isi 24 Rp. 55.000, isi 18 Rp.4.5000
5. Lampu Senja : Rp.10.000 – Rp. 140.000
6. Lampu Kolong Dashboard  : Rp. 90.000/set (Biasa), Rp.140.000 (Fleksibel)
7. Emblem : Rp.60.000 (kecil), Rp.70.000 (besar)
8. Strobo : Rp.30.000 (6 LED), Rp.75.000 (44 LED), Rp.180.000 (120 LED)
9. Lampu Knight Rider : Rp.425.000 ( Diatur dengan Remote )
10. Lampu Kolong 1 set : Rp.600.000 ( Kombinasi lampu diatur dengan remote )
11. Lampu Khusus Avanza dan Xenia VVT-i : Rp.120.000

Untuk pilihan LED, rasanya padu-padan harus tetap mengedepankan kesan “pantas”, agar tidak terlalu berlebihan. Silahkan pilih LED yang cocok sesuai pilihan.

Lampu LED yang biasa digunakan untuk Interior Mobil :

LED untuk Lampu Senter
1. LED Headlamp

Adalah sebuah senter LED yang diikatkan di depan kepala kita, untuk menerangi langkah kita di malam hari atau tempat – tempat gelap lainnya, sehingga kita tidak perlu memegang senter tersebut. Senter LED ini menggunakan 12 lampu LED yang sangat terang. Cahayanya putih dan lebih terang dibandingkan lampu senter biasa. Pemakaiannya sangat irit dan hemat baterai. Features – featuresnya antara lain adalah menggunakan lampu LED putih yang sangat terang, LED life time 100000 jam, desain waterproof, ringan dan nyaman dipakaikan di kepala, konsumsi daya yang sangat kecil, menggunakan tiga buah baterai AAA. Alat ini sangat cocok digunakan oleh dokter, pendaki gunung, mancing di malam hari, dan lain sebagainya. Harga Headlamp ini biasanya  Rp. 125.000-,/unit.

Contoh LED Headlamp :

2. Flashlight 21 LED
Adalah senter dengan menggunakan 21 lampu LED putih, sehingga menghasilkan sinar putih yang sangat terang. Pemakaiannya sangat irit dan hemat baterai. Cocok untuk digunakan di rumah, mobil, kamping, dan lain sebagainya. Spesifikasi dari Flashlight 21 LED ini adalah alumunium body, LED life time 100000 jam, menggunakan 3x baterai AAA. Harganya sekitar Rp. 200.000,-/unit.

Contoh Flashlight 21 LED :

Read more »»  

Diode pancaran cahaya

Fungsi fisikal

Sebuah LED adalah sejenis diode semikonduktor istimewa. Seperti sebuah diode 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 elektrode 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 diode 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. LED dalam aplikasi sebagai alat penerangan lampu langit-langit.

Polarisasi

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.
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 diode 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 diode 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 LED

Pengembangan 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 inframerah
• gallium aluminium phosphide - hijau
• gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuning
• gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru
• gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau
• zinc selenide (ZnSe) - biru
• indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru
• indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau
• silicon carbide (SiC) - biru
• diamond (C) - ultraviolet
• silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)
• sapphire (Al₂O₃) - biru

LED biru dan putih

Sebuah GaN LED ultraviolet

LED biru pertama yang dapat mencapai keterangan komersial menggunakan substrat galium nitrida yang 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.
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.

Read more »»  

Livewire PCB Wizard

Salah satu software untuk membuat desain dan skematik rangkaian elektro ( baik elektronika ataupun electricity) adalah livewire, program yang sangat bermanfaat sekali setidaknya bagi temen-temen yang menyukai elektro karena selain dapat merangkai / membuat desain juga dapat mensimulasikan hasil dari rangkaian tadi.

Misal kita telah merancang skematik , lalu kita pilih pada menu tools --> convert --> design to Printed Circuit Board, seperti gambar bergikut:

Lalu akan muncul dua pilihan seperti gambar berikut:

No, untuk menyusun sendiri skema pada PCB dan yes untuk melakukan penyusunan skema PCB secara otomatis, jika telah berhasil menghasilkan gambar seperti dibawah ini, dan silahkan lanjutkan ke dalam proses pembuatan PCB.

Untuk download Livewire PCB Wizard, klik disini
 Semoga bermanfaat...

 Source : Here

Read more »»