Kamis, 13 Desember 2012

LED

LED atau singkatan dari 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 LED
Dalam hal ini LED akan menyala bila ada 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. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, 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), kita dapat mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, seperti infra red, hijau/biru/merah, dan ultraviolet.

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 sinyal yang dapat mengubah polaritas akan menyebabkan kedua LED menyala dan menghasilkan warna kuning.

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
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

Keunggulan 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
  • Tersedia dalam berbagai warna
  • Harga murah

Kelemahan dari LED
  1. Suhu lingkungan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan gangguan elektrik pada LED.
  2. Harga LED per lumen lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain.
  3. Intensitas cahaya (Lumen) yang dihasilkannya tergolong kecil.

Contoh Rangkaian Seri LED


Contoh Rangkaian Paralel LED


Contoh Rangkaian Seri-Paralel LED


Menghitung Nilai Resistor yang akan dihubungkan dengan LED
Berdasarkan Hukum Ohm, V=I.R
Keterangan : V = tegangan, I = arus listrik, R = Resistor.
Apabila kita mencari nilai resistor maka : R = V/I


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, tegangan jatuh = 1,8V, dan Arus listrik = 20mA/0,02Ampere, maka R=(12-1,8) / 0,02 = 510 Ω
Diode adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 1 buah junction, sering disebut sebagai komponen 2 lapis (lapis N dan P). Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan pada satu arah saja. Bahan pokok untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum (Si). Diode secara simbol dan bentuk fisik diode dapat digambarkan sebagai berikut. simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Bias diode adalah cara pemberian tegangan luar ke terminal diode. Apabila A diberi tegangan positif dan K diberi tegangan negative maka bias tersebut dikatakan bias maju (forward bias). Pada kondisi bias ini akan terjadi aliran arus dengan ketentuan beda tegangan yang diberikan ke diode atau VA-VK > Vj dan selalu positif. Sebaliknya apabila A diberi tegangan negative dan K diberi tegangan positif, arus yang mengalir (IR) jauh lebih kecil dari pada kondisi bias maju. Bias ini dinamakan bias mundur (reverse bias) pada arus maju (IF) diperlakukan baterai tegangan yang diberikan dengan IF tidak terlalu besar maupun tidak ada peningkatan IR yang cukup significant. simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Dimana : εj = medan listrik yang ada dijunction ε = medan lisrik sumber bias dari luar (medan luar) Apabila ε > εj maka akan terjadi arus difusi didalam diode untuk hole dari P ke N untuk electron dari N ke P. Arus difusi didalam diode tersebut diimbangi oleh aliran arus listrik dari kutub positif sumber ke diode dan berakhir ke kutub negative sumber. Dikatakan diode menghantar pada kondisi tegangan anode-katoda berkisar Vji yang disebut dengan cut in thereshold untuk Si Vji 0.6 – 0.7v Ge 0.3 – 0.4 Lazimnya tegangan anode-katode sedikit diatas Vji. Pada bias positif, diode bersifat serupa konduktor dengan nilai hambatan yang disebut hambatan maju (RF). Nilai RF=RP+RN , RP dan RN disebut hambatan bulk. Karakteristik arus tegangan diode dapat ditinjau melalui 2 pendekatan : Diode Ideal Diode Riil Untuk diode ideal, didekati melalui pendekatan setengah linier (Piece Wise Linier) ada 3 pendekatan, yang didekati secara grafis. simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode disini diode dimodelkan sebagai saklar ideal yaitu suatu saklar yang memiliki cirri untuk kondisi tertutup R=0 dan untuk kondisi terbuka R= ~ . Untuk bias negative diode dianggap sebagai isolator dengan nilai hambatan RR >> RF. Pada model ini untuk bias positif sebagai saklar tertutup (on) dan pada bias negative sebagai saklar terbuka (off), kedua kondisi bias dilukiskan pada grafik I/V. Model kedua adalah untuk bias positif sebagai saklar non-ideal pada kondisi tertutup R≠0. Untuk bias negative sebagai saklar ideal. Kedua bias tersebut dilukiskan sebagai berikut : simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Untuk model ketiga bias positif sebagai saklar non-ideal yang tertutup terpasang seri dengan sumber tegangan Vji. Untuk bias negative sebagai saklar ideal terbuka dengan grafik sebagai berikut : simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Diode Riil model diode riil, didekati oleh pendekatan ke-3 dari diode ideal dengan pendekatan tambahan, pada bias negative nilai RR≠ ~ sehingga terjadi arus reverse yang disebut arus bocor atau arus saturasi. Umumnya dalam orde nanoampere. Ditulis sebagai IB atau IS, arus IS, dipandang sebagai gerakan pembawa minoritas nilai IS berubah terhadap suhu atau IS = aT3. Untuk bias positif terjadi hubungan eksponensial antara arus dan tegangan. ID ≈ e V/VT , VT=tegangan termal = kT/g. Grafik karakteristik diode riil digambarkan sebagai berikut : simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Pada nilai VR = VBVO, terjadi peningkatan IS yang luar biasa besarnya. Arus diode pada kondisi riil, umumnya dinyatakan sebagai berikut : ID=IS(eV/VT – 1)

Read more at: http://elektronika-dasar.com/teori-elektronika/konsep-dasar-diode/
Copyright © Elektronika Dasar
Diode adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 1 buah junction, sering disebut sebagai komponen 2 lapis (lapis N dan P). Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan pada satu arah saja. Bahan pokok untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum (Si). Diode secara simbol dan bentuk fisik diode dapat digambarkan sebagai berikut. simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Bias diode adalah cara pemberian tegangan luar ke terminal diode. Apabila A diberi tegangan positif dan K diberi tegangan negative maka bias tersebut dikatakan bias maju (forward bias). Pada kondisi bias ini akan terjadi aliran arus dengan ketentuan beda tegangan yang diberikan ke diode atau VA-VK > Vj dan selalu positif. Sebaliknya apabila A diberi tegangan negative dan K diberi tegangan positif, arus yang mengalir (IR) jauh lebih kecil dari pada kondisi bias maju. Bias ini dinamakan bias mundur (reverse bias) pada arus maju (IF) diperlakukan baterai tegangan yang diberikan dengan IF tidak terlalu besar maupun tidak ada peningkatan IR yang cukup significant. simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Dimana : εj = medan listrik yang ada dijunction ε = medan lisrik sumber bias dari luar (medan luar) Apabila ε > εj maka akan terjadi arus difusi didalam diode untuk hole dari P ke N untuk electron dari N ke P. Arus difusi didalam diode tersebut diimbangi oleh aliran arus listrik dari kutub positif sumber ke diode dan berakhir ke kutub negative sumber. Dikatakan diode menghantar pada kondisi tegangan anode-katoda berkisar Vji yang disebut dengan cut in thereshold untuk Si Vji 0.6 – 0.7v Ge 0.3 – 0.4 Lazimnya tegangan anode-katode sedikit diatas Vji. Pada bias positif, diode bersifat serupa konduktor dengan nilai hambatan yang disebut hambatan maju (RF). Nilai RF=RP+RN , RP dan RN disebut hambatan bulk. Karakteristik arus tegangan diode dapat ditinjau melalui 2 pendekatan : Diode Ideal Diode Riil Untuk diode ideal, didekati melalui pendekatan setengah linier (Piece Wise Linier) ada 3 pendekatan, yang didekati secara grafis. simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode disini diode dimodelkan sebagai saklar ideal yaitu suatu saklar yang memiliki cirri untuk kondisi tertutup R=0 dan untuk kondisi terbuka R= ~ . Untuk bias negative diode dianggap sebagai isolator dengan nilai hambatan RR >> RF. Pada model ini untuk bias positif sebagai saklar tertutup (on) dan pada bias negative sebagai saklar terbuka (off), kedua kondisi bias dilukiskan pada grafik I/V. Model kedua adalah untuk bias positif sebagai saklar non-ideal pada kondisi tertutup R≠0. Untuk bias negative sebagai saklar ideal. Kedua bias tersebut dilukiskan sebagai berikut : simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Untuk model ketiga bias positif sebagai saklar non-ideal yang tertutup terpasang seri dengan sumber tegangan Vji. Untuk bias negative sebagai saklar ideal terbuka dengan grafik sebagai berikut : simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Diode Riil model diode riil, didekati oleh pendekatan ke-3 dari diode ideal dengan pendekatan tambahan, pada bias negative nilai RR≠ ~ sehingga terjadi arus reverse yang disebut arus bocor atau arus saturasi. Umumnya dalam orde nanoampere. Ditulis sebagai IB atau IS, arus IS, dipandang sebagai gerakan pembawa minoritas nilai IS berubah terhadap suhu atau IS = aT3. Untuk bias positif terjadi hubungan eksponensial antara arus dan tegangan. ID ≈ e V/VT , VT=tegangan termal = kT/g. Grafik karakteristik diode riil digambarkan sebagai berikut : simbol diode,bentuk diode,teori diode,pengertian diode,definisi diode,PN junction diode,bias diode,bias forward diode,bias reverse diode,tegangan diode,arus diode,pengertian diode,diode 2 lapis,diode riil,diode ideal,grafik diode,karakteristik diode,tegangan breakdown diode Pada nilai VR = VBVO, terjadi peningkatan IS yang luar biasa besarnya. Arus diode pada kondisi riil, umumnya dinyatakan sebagai berikut : ID=IS(eV/VT – 1)

Read more at: http://elektronika-dasar.com/teori-elektronika/konsep-dasar-diode/
Copyright © Elektronika Dasar