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.
Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan:
- Infra merah : 1,6 V
- Merah : 1,8 V – 2,1 V
- Oranye : 2,2 V
- Kuning : 2,4 V
- Hijau : 2,6 V
- Biru : 3,0 V – 3,5 V
- Putih : 3,0 – 3,6 V
- 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
- Suhu lingkungan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan gangguan elektrik pada LED.
- Harga LED per lumen lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain.
- Intensitas cahaya (Lumen) yang dihasilkannya tergolong kecil.
Warna LED
Tidak seperti dioda signal biasa yang dibuat untuk penyearah dan terbuat dari germanium ataupun silikon, LED terbuat dari senyawa semikonduktor eksotik seperti Gallium (GaAs), Gallium fosfida (GaP), Gallium fosfida (GaAsP), Silicon Carbide (SiC) atau Indium Gallium Nitrida (GaInN) yang dicampur pada rasio yang berbeda untuk menghasilkan panjang gelombang warna yang berbeda. Pilihan yang tepat dari bahan semikonduktor yang digunakan akan menentukan panjang gelombang keseluruhan dari emisi foton cahaya dan akan menentukan warna yang dipancarkan LED.
Tabel. Warna dan Material LED
Warna
|
Panjanggelombang [nm]
|
Material semikonduktor
| |
Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
| |||
610 < λ < 760
|
Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
| ||
590 < λ < 610
|
Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
| ||
570 < λ < 590
|
Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
| ||
500 < λ < 570
|
Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
| ||
450 < λ < 500
|
Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)
| ||
400 < λ < 450
|
Indium gallium nitride (InGaN)
| ||
multiple types
|
Dual blue/red LEDs,
blue with red phosphor, or white with purple plastic | ||
λ < 400
|
Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)
| ||
multiple types
|
Blue with one or two phosphor layers:
yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards, or white with pink pigment or dye. | ||
White
|
Broad spectrum
|
Blue/UV diode with yellow phosphor
|
LED Multi Warna
Bicolour Light Emitting Diodes (LED 2 Warna)
LED 2 warna mempunyai 2 LED dalam satu komponen yang dipasang “inverse paralel” (salah satu bias maju dan satunya bias mundur) , jadi ketika di operasikan bias maju akan menghasilkan warna 1 dan jika dioperasikan bias mundur akan menghasilkan warna kedua.
Gambar. Bicolour LED
Multi or Tricolour Light Emitting Diodes (LED multi atau 3 Warna)
LED 3 warna yang paling terkenal adalah LED berwarna merah dan hijau, dan warna ketiganya adalah kombinasi dari keduanya yaitu kuning. LED 3 warna mempunyai 3 kaki, 2 kaki anoda dan 1 kaki yang di tengah merupakan katoda.
Gambar. Multi colour LED
LED Displays
LED display merupakan beberapa LED yang dijadikan satu membuat bentuk tertentu, contoh yang umum adalah, 7-segmen, LED display yang berfungsi menampilkan angka (digit 0-9)
§ Common Cathode Display (CCD) – Pada display common katoda, semua katoda LED di gabung menjadi satu. Masing-masing segmen akan menyala jika diberi logika “HIGH” logic “1”.
§ Common Anode Display (CAD) - Pada display common anooda, semua anoda LED di gabung menjadi satu. Masing-masing segmen akan menyala jika diberi logika “LOW” logic “0”.
Gambar. LED display
Menghitung nilai Resistor LED
Sebuah rangkaian LED harus mempunyai sebuah resistor yang dipasang seri untuk membatasi arus listrik yang melewati LED agar LED tidak hangus. Arus yang melewati LED berbanding lurus dengan nyala LED, semakin besar arus yang melewati LED semakin terang LED menyala dan sebaliknya. Arus LED biasanya antara 10 – 20 mA. Jadi Resistor juga berfungsi mengatur nyala LED atau sebagai pembatas arus untuk efisiensi daya.
Nilai R ditentukan dengan rumus berikut:
R = (VS - VL) / I
Dimana :
VS = Tegangan sumber (V)
VL = Tegangan LED (biasanya bernilai 2V, atau 4V ntuk LED putih dan Biru) (V)
I = Arus yang maksimal yang akan melewati LED (A)
Cttn :
*Pastikan Arus LED yang ditentukan dibawah arus maksimum yang di izinkan Jika tidak ada resistor yang sama dengan nilai kalkulasi maka gunakan nilai resistor yang lebih besar, jadi arus yang mengalir akan sedikit berkurang pada LED.
*Untuk pemilihan intensitas LED, pada datasheet biasanya dicantumkan grafik hubungan Arus dan Intensitas, maka pemilihan arus bisa mengacu pada grafik tsb.
*Untuk Tegangan bias maju LED biasanya juga tergantung warna LED, juga tercantum pada datasheet.
Gambar. Menghitung Nilai Resistor LED
Table of technical data for LEDs
Pada datasheet biasanya dicantumkan data mengenai LED, data ini berisi informasi mengenai karakteristik LED, tabel dibawah ini merupakan contoh beberapa data teknis LED.
Tabel. LED’s Technical data
Type
|
Colour
|
IF
max |
VF
typ |
VF
max |
VR
max |
Luminous
intensity |
Viewing
angle |
Wavelength
|
Standard
|
Red
|
30mA
|
1.7V
|
2.1V
|
5V
|
5mcd @ 10mA
|
60°
|
660nm
|
Standard
|
Bright red
|
30mA
|
2.0V
|
2.5V
|
5V
|
80mcd @ 10mA
|
60°
|
625nm
|
Standard
|
Yellow
|
30mA
|
2.1V
|
2.5V
|
5V
|
32mcd @ 10mA
|
60°
|
590nm
|
Standard
|
Green
|
25mA
|
2.2V
|
2.5V
|
5V
|
32mcd @ 10mA
|
60°
|
565nm
|
High intensity
|
Blue
|
30mA
|
4.5V
|
5.5V
|
5V
|
60mcd @ 20mA
|
50°
|
430nm
|
Super bright
|
Red
|
30mA
|
1.85V
|
2.5V
|
5V
|
500mcd @ 20mA
|
60°
|
660nm
|
Low current
|
Red
|
30mA
|
1.7V
|
2.0V
|
5V
|
5mcd @ 2mA
|
60°
|
625nm
|
Keterangan
IF max.
|
Arus maksimum LED
|
VF typ.
|
Tegangan bias maju LED, VL pada perhitungan resistor LED.
Sekitar 2V, kecuali intuk LED biru dan putih sekitar 4V
|
VF max.
|
Tegangan bias maju maksimal
|
VR max.
|
Tegangan bias mundur maksimal.
|
Luminous intensity
|
Intensitas Cahaya LED pada arus tertentu yang diberikan,
mcd = millicandela.
|
Viewing angle
|
LED standar mempunyai “viewing angle” 60°, dan yang lain sekitar 30°.
|
Wavelength
|
Panjang gelombang LED, yang menentukan warna LED.
nm = nanomeer.
|
