Pada artikel sebelumnya mengenai dioda, kita sudah melihat salah satu jenis dioda yang ada yaitu Light Emitting Diode (LED). Kali ini kita akan melihat lebih dalam mengenai LED dan bagaimana LED bekerja serta apa saja penerapan dan manfaat dari LED yang dapat kita lihat dalam kehidupan sehari hari. Pertama kita akan melihat secara singkat mengenai LED dan awal mula ditemukannya.
Pengertian LED dan Penemuannyas
Lampu LED atatu Light Emitting Diode adalah sebuah komponen semikonduktor yang memiliki fungsi utama sebagai sumber atau penghasil cahaya. Di masa kini LED meruapakan teknologi pencahayaan paling hemat energi yang tersedia untuk digunakan dalam tujuan komersial dan bisnis, sehingga menjadi salah satu teknologi yang paling cepat berkembang. LED dapat dikatakan sebagai jenis pencahayaan yang hemat energi karena pencahayaannya yang bersifat solid-state, di mana sebuah semikonduktor mengubah listrik menjadi cahaya tanpa menghasilkan panas sehingga meminimalisir energi yang terbuang.
Pada tahun 1972, M. George Craford dari Perusahaan Monsanto menggunakan dua chip Gallium Phosphide—satu merah dan satu hijau—untuk membuat LED yang memancarkan cahaya kuning pucat. Monsanto Company juga merupakan perusahaan pertama yang memproduksi lampu LED dalam skala besar dan untuk konsumsi massal. Penelitian dan pengembangan yang berkelanjutan dan intensif ke dalam teknologi LED mengarah pada pengembangan generasi pertama LED merah, kuning, dan hijau dengan konsep super-bright pada tahun-tahun awal 1980-an.
Komponen Penyusun LED
LED pada dasarnya masih merupakan sebuah dioda, akan tetapi ada susunan semikonduktor tertentu yang menyebabkan LED dapat menghasilkan cahaya. Kita akan melihat apa saja komponen penyusun LED pada gambar di bawah ini.
Terdapat 3 komponen utama yang akan kita bahas dari struktur LED ini yaitu:
- Semiconductor die : Elemen ini adalah elemen semikonduktor dalam dioda yang berfungsi sebagai pemancar cahaya itu sendiri. Die sendiri adalah chip yang tidak terbungkus pada suatu semikonduktor.
- Bingkai timah : Bingkai timah pada LED berfungsi menampung die dan menjadi jalur koneksi listrik antara Katoda dan Anoda.
- Enkapsulasi/Casing/Lens : Komponen ini diposisikan mengelilingi perakitan dan berfungsi utama sebagai perlindungan komponen internal LED. Casing ini juga dirancang untuk menyebarkan cahaya dengan cara yang disesuaikan dengan fungsi LED yang dibuat.
Bagaimana Cara Kerja LED?
LED sebagai sebuah dioda bekerja seperti dioda pada umumnya yaitu menyearahkan arus listirk yang mengalir pada rangkaian. Sebagai fungsi tambahan, LED menghasilkan cahaya ketika ia melewatkan arus listrik melalui bahan semikonduktor yang kemudian memancarkan foton (cahaya) melalui prinsip electroluminescence.
Bahan semikonduktor yang digunakan untuk sambungan dioda harus berupa semikonduktor majemuk dan bahan semikonduktor yang umum digunakan pada dioda termasuk silikon dan germanium. Keduanya adalah elemen sederhana dan sambungan yang terbuat dari bahan ini tidak memancarkan cahaya. Pada LED senyawa semikonduktor termasuk galium arsenida, galium fosfida dan indium fosfida adalah bahan yang digunakan karena mampu memancarkan cahaya.
Baca juga: Dioda Bridge: Dioda Penyearah Dengan Sistem Jembatan
Untuk menghasilkan cahaya yang dapat dilihat bahan semikonduktor yang digunakan harus tepat. Gallium arsenide murni melepaskan energi di bagian spektrum infra red. Untuk membawa emisi cahaya ke spektrum infra red yang dapat dilihat mata, maka aluminium ditambahkan ke semikonduktor untuk menghasilkan aluminium galium arsenida (AlGaAs). Fosfor juga dapat ditambahkan untuk memberikan warna cahaya merah. Untuk warna lain digunakan bahan lain. Misalnya galium fosfida memberi warna hijau dan aluminium indium galium fosfida digunakan untuk warna kuning dan jingga.
Fungsi dan Penerapan LED
Kita sudah menyebut berulang kali bahwa LED memiliki sifat hemat energi dan makin banyak digunakan di masa kini. Sekarang mari kita lihat apa saja fungsi LED yang sering digunakan.
1. Mobile Phone
Dengan penggunaan LED, desain lampu latar (backlight) smartphone bisa lebih tipis dan dibuat dengan biaya murah. Harga LED dapat bervariasi sesuai dengan ukuran layar smartphone. Karena tegangan output yang lebih rendah, maka masa pakai baterai akan bertahan lebih lama.
2. Display dan Informasi
Display board yang menggunakan LED semakin umum terutama jika digunakan di luar ruangan seperti panel informasi, papan reklame, rambu jalan, dll. Selain karena cahayanya yang terang dan cenderung stabil terhadap perubahan arus listrik, LED juga membuat konsumsi daya berkurang sehingga penggunaan reklame dan panel informasi dapat didapatkan dengan harga yang lebih murah.
Tidak seperti lampu pijar yang hanya menghasilkan cahaya putih yang perlu disaring untuk aplikasi seperti lampu lalu lintas, cahaya yang dihasilkan oleh LED tidak perlu diberikan filter. Dengan demikian tidak ada tambahan kebutuhan energi.
3. Pencahayaan / Lampu LED
Lampu LED secara signifikan lebih hemat energi daripada lampu pijar yang setara dan bahkan jauh lebih efisien daripada kebanyakan lampu neon. Lampu LED komersial paling efisien yang tersedia memiliki efisiensi 200 lumen per watt (Lm/W). Lampu LED komersial memiliki masa pakai beberapa kali lebih lama daripada lampu pijar.
Lampu LED memiliki keunggulan dari segi kecepatan karena lampu LED akan segera mencapai kecerahan penuh tanpa penundaan yang dikarenakan pemanasan. Menghidupkan dan mematikan LED secara sering juga tidak mengurangi usia lampu LED seperti yang terjadi pada lampu neon. Akan tetapi pada umumnya output cahaya akan berkurang secara bertahap selama masa pakai LED.
Salah satu fitur yang paling penting dari lampu LED adalah masa hidup yang lebih lama dari bohlam biasa. Umur lampu led yang diharapkan adalah 100.000 jam. LED akan bertahan selama 11 tahun bahkan setelah penggunaan terus menerus. Di masa sekarang ini pasar lampu LED diproyeksikan akan tumbuh dari 2 miliar USD pada awal tahun 2014 menjadi $25 miliar pada tahun 2023.
4. Sensor
Banyak sistem sensor mengandalkan cahaya sebagai sumber sinyal. Pulse oximeters menggunakan LED untuk mengukur saturasi oksigen. Beberapa scanner flatbed menggunakan susunan LED RGB sebagai sumber cahaya. Dengan kontrol independen dari tiga warna yang menyala memungkinkan scanner untuk mengkalibrasi dirinya sendiri agar mendapatkan keseimbangan warna yang lebih akurat, terlebih lagi LED tidak memerlukan pemanasan terlebih dahulu.
5. Bio Mekanis
Teknologi terbaru yang dikembangkan oleh Aalto University di Finlandia adalah lensa kontak “bionik” yang dapat memungkinkan kita untuk melihat augmented reality. Lensa ini bekerja dengan mentransmisikan informasi ke chip safir transparan yang berisi satu mikro-LED, yang memungkinkan pemakainya untuk “melihat” apa yang mungkin mereka lihat di layar komputer mereka tanpa perlu apa pun kecuali mata dan kontak ini.
Baca juga: Rangkaian Flip Flop Sederhana, Jenis Dan Prinsip Kerjanya
6. Otomotif
Pencahayaan LED sangat ideal untuk semua aplikasi mobil. Konsumsi daya yang rendah dari lampu LED menjadikan LED sebagai alternatif untuk lampu halogen dan pijar dan secara signifikan akan memperpanjang umur baterai atau aki.
Kita sampai pada kesimpulan mengenai LED ini dan kita akan melihat perkembangan LED ke depan yang tentunya akan semakin banyak diterapkan di bidang bidang baru. Dengan konsumsi daya yang rendah dan kualitas pencahayaan yang baik, maka cepat atau lambat semua fungsi pencahayaan akan beralih menggunakan teknologi LED.
