BAGAIMANA LAMPU LED BEKERJA?




Kita telah mengenal beberapa jenis lampu listrik yang sering kita gunakan untuk menerangi malam-malam kita. Kita telah mengetahui tentang lampu pijar dan membahas bagaimana cara kerjanya. Pun kita telah mengenal tentang lampu tabung (atau lampu neon) dan bagaimana lampu ini bekerja. Jika Anda ingin membaca kembali cara kerja kedua jenis lampu ini, silakan klik di sini untuk cara kerja lampu pijar dan di sini untuk cara kerja lampu neon.

Dengan kemajuan teknologi yang dicapai sekarang ini, belakangan merebak satu jenis lampu lain yang jauh lebih efektif dan efisien dibandingkan lampu neon apalagi lampu pijar. Jenis lampu ini disebut lampu LED singkatan dari Light Emitting Diode atau dalam bahasa kita: diode pemancar cahaya. 

Apa itu diode dan bagaimana alat ini dapat memancarkan cahaya?

Diode merupakan sebuah alat yang terbuat dari bahan semikonduktor.

Secara sederhana, semikonduktor merupakan material yang memiliki kemampuan menghantarkan arus listrik yang lebih rendah dibandingkan dengan kemampuan hantar listrik konduktor tetapi masih tetap dapat menghantarkan arus listrik sehingga bukan merupakan isolator. Umumnya, bahan semikonduktor ini dibuat dari bahan konduktor yang buruk yang ditambahkan dengan beberapa atom tambahan lain melalui proses yang disebut doping atau pengotoran.

Untuk jenis diode pemancar cahaya (LED), material yang biasa digunakan adalah aluminium galium arsenida (AlGaAs). Pada bahan AlGaAs murni, semua atom-atom terikat secara kuat pada atom-atom tetangganya dan tidak memberikan elektron bebas yang dapat berperan dalam mengalirkan arus listrik. Jika AlGaAs ini didoping, efeknya adalah muncul elektron-elektron bebas atau lubang-lubang yang disebut hole yang akan berfungsi mengantarkan arus listrik.

Semikonduktor yang memperoleh elektron tambahan akibat pemberian doping disebut semikonduktor tipe-N. Sedangkan semikonduktor yang mendapatkan jumlah lubang yang lebih banyak akibat pemberian doping disebut semikonduktor tipe-P.

Diode terdiri atas dua jenis semikonduktor yaitu tipe-P dan tipe-N.
Sebuah diode terdiri atas potongan semikonduktor tipe-N yang disambung dengan semikonduktor tipe-P dengan elektrode pada ujung-ujungnya.
Struktur ini akan memungkinkan arus hanya dapat mengalir dalam satu arah saja. Jika tidak terdapat beda potensial pada kedua elektrode ini, elektron-elektron yang berlebihan pada bagian tipe-N akan mengisi hole yang melimpah pada bagian tipe-P di daerah persambungan kedua tipe ini. Akibatnya adalah terbentuk daerah pengosongan (daerah deplesi). Disebut daerah pengosongan karena pada daerah ini tidak terdapat muatan pembawa yang bebas yaitu elektron dan hole. Karena ketiadaan pembawa muatan bebas ini, maka tidak ada arus yang dapat mengalir melintasi daerah ini.

Ads by Google
Agar terjadi penghantaran arus, maka kita harus memaksa elektron dari daerah tipe-N melintasi daerah deplesi ini menyeberang ke arah tipe-P dan sebaliknya memaksa hole dari daerah tipe-P melintasi daerah deplesi menyeberang ke arah tipe-N. Hal ini bisa dilakukan dengan menghubungkan kedua ujung diode dengan sebuah beda potensial, misalnya dari baterai, yakni dengan menghubungkan potensial negatif baterai ke daerah tipe-N dan potensial positif baterai ke daerah tipe-P. Akibatnya elektron-elektron bebas dari daerah tipe-N akan terdorong dan tersapu ke arah daerah tipe-P dan sebaliknya. Jika beda potensial antara kedua elektrode cukup tinggi, elektron-elektron di daerah deplesi dapat keluar dari lubang dan dapat bergerak bebas lagi. Hal ini menyebabkan daerah deplesi lenyap dan muatan-muatan bebas dapat bergerak melintasi persambungan tipe-N dan tipe-P.

Jika kedua ujung diode kita hubungkan dengan cara yang berkebalikan dengan cara yang disebutkan di atas, yaitu elektrode positif dihubungkan ke bagian tipe-N dari diode dan elektrode negatif dihubungkan ke bagian tipe-P dari diode, maka arus tidak dapat mengalir. Hal ini disebabkan karena muatan-muatan pembawa justru tertarik ke arah elektrode-elektrode sehingga membuat daerah deplesi malah semakin melebar. Fakta ini menunjukkan bahwa sebuah diode hanya dapat mengalirkan arus dalam satu arah saja.

Lantas, bagaimana diode ini dapat memancarkan cahaya?

Pertama-tama, kita harus tahu bahwa cahaya merupakan salah satu bentuk energi yang dapat dilepaskan oleh sebuah atom. Energi cahaya ini tersusun atas sejumlah besar paket-paket energi yang disebut foton. Dalam sebuah atom, elektron bergerak dalam orbit-orbit yang mengitari inti atom. Elektron yang bergerak pada orbit yang berbeda akan memiliki energi yang berbeda pula. Secara umum, elektron yang memiliki energi yang lebih tinggi akan berada pada orbit yang lebih jauh dari inti atom. 

Elektron dalam atom dapat berpindah dari satu orbit ke orbit yang lain. Jika elektron akan berpindah ke tingkat orbit yang memiliki energi yang lebih tinggi, maka elektron harus dipasok dengan sejumlah energi tertentu sehingga energi yang dimilikinya sama dengan energi orbit baru yang akan ditempatinya. Sebaliknya, jika elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih rendah, maka elektron akan melepaskan sebagian energinya menyesuaikan dengan energi orbit yang ditujunya. Energi ini dilepaskan dalam bentuk foton.
Kita sudah tahu bahwa dalam sebuah diode, elektron bebas yang bergerak melintasi persambungan diode dapat jatuh ke dalam lubang kosong yang banyak terdapat pada daerah tipe-P. Peristiwa jatuhnya elektron ke dalam lubang ini setara dengan elektron yang berpindah dari pita konduksi ke orbit yang lebih rendah sehingga dalam proses ini elektron akan melepaskan energi dalam bentuk foton. Peristiwa seperti ini terjadi pada semua jenis diode. Namun demikian, energi dalam bentuk cahaya tampak hanya akan  terlihat pada jenis diode LED. 

Mengapa cahaya hanya terlihat pada LED?
Hal ini disebabkan karena pada LED sengaja digunakan bahan semikonduktor yang memiliki jarak antara pita konduksi ke tingkat orbit elektron di bawahnya cukup besar sehingga menyebabkan frekuensi foton yang dipancarkan bersesuaian dengan frekuensi gelombang cahaya tampak. Hal ini menunjukkan bahwa jarak antara pita konduksi ke tingkat orbit elektron di bawahnya merupakan faktor yang menentukan warna cahaya yang dipancarkan oleh LED. Dan, memang benar! Jarak ini sangat penting artinya dalam semikonduktor. Kita menyebut jarak ini dengan istilah celah pita. 

Dengan mengatur-atur celah pita kita dapat menentukan jenis warna yang dapat dipancarkan oleh LED. Namun demikian, harus diperhatikan bahwa celah pita ini berkaitan dengan jenis bahan semikonduktor yang digunakan dalam LED. Artinya, LED yang memancarkan warna cahaya tertentu akan memiliki komposisi bahan semikonduktor yang berbeda dengan LED yang memancarkan warna cahaya yang berbeda.

Dalam prakteknya, membuat LED dengan pancaran warna biru merupakan bagian yang paling sulit dilakukan. Sesuai dengan penjelasan kita di atas, hal ini berkaitan dengan mencari bahan semikonduktor untuk bahan dasar LED yang celah pitanya akan menyebabkan pemancaran foton cahaya biru saat elektron jatuh dari pita konduksi ke orbital yang lebih rendah. Sebegitu sulitnya menghasilkan LED pemancar warna biru ini dan sedemikian pentingnya LED warna biru ini, sehingga fisikawan yang pertama kali menemukan LED ini diberi penghargaan Nobel Fisika tahun 2014 ini!

Kita akan membahas secara khusus tentang LED warna biru ini kelak sebab dengan penemuan LED warna biru inilah yang memungkinkan kita dapat menggunakan lampu LED sebagai sumber cahaya pengganti matahari pada waktu malam untuk menerangi malam-malam kita.

Jangan lupa, tetaplah berkunjung ke laman ini!
BAGAIMANA LAMPU LED BEKERJA? BAGAIMANA LAMPU LED BEKERJA? Reviewed by Momang Yusuf on 11/24/2014 05:09:00 PM Rating: 5

6 komentar:

  1. Selamat malam,saya Andre.
    saya sedang menyusun skripsi tentang perbandingan jenis" lampu penerangan.
    saya sedang bingung tentang cara kerja lampu LED untuk penerangan,cthnya lampu LED merek Philips.
    tolong arahannya,trimakasih.
    di tunggu balesannya.

    BalasHapus
    Balasan
    1. lampu led terdiri dari 2 bagian:
      1. lampu led (chip led)
      2. driver lampu led. (untuk menggerakkan lampu/ driver lampu)
      1. lampu led penerangan adalah led jenis HPL (high power led) bekerja pada tegangan untuk warna putih 3volt-3.4volt. power: yang umum 0.5w/1w/3w/5w
      arusnya untuk 0.5w= 150ma 1w= 300ma 3w=600ma biasanya mengikuti spec dari pabrik pembuat
      2 driver terdiri darirangkaian transistor dan ic yang dirangkai seperti power supply /adaptor. tapi disini disebut driver led.

      Hapus
    2. ada perbedaan antara power supply/adaptor dengan driver led. power supply/adaptor hanya menyediakan tegangan (volt}yang konstan dan maksimum arus(amper)yang dapat dikeluarkan contoh: 12volt 5A (volt tetap dan arus maksimum yang dapat digunakan)
      sedangkan driver led menyediakan tegangan yang bervariasi mengikuti jumlah led yang terpasang dengan arus yang konstan. driver led mengendalikan kuat cahaya yang dikeluarkan lampu led dengan cara menentukan kuat arusnya contoh: driver led 300ma lebih terang dari driver 240ma

      Hapus
  2. https://mesinmesinterbaik.wordpress.com/
    https://ullandari09.wordpress.com/

    BalasHapus

Diberdayakan oleh Blogger.