Apa itu LED?

Apa itu LED?

Definisi LED

Light Emitting Diode (LED) adalah perangkat semikonduktor yang mengeluarkan cahaya ketika arus listrik mengalir melaluinya.Teknologi LED lama menggunakan fosfida arsenida galium (GaAsP), fosfida galium (GaP), dan arsenida galium-aluminium (AlGaAs).LED menghasilkan cahaya yang terlihat melalui efek elektroluminisensi, yang terjadi ketika arus searah melewati kristal yang doped dengan junction PN.

Proses doping melibatkan penambahan elemen dari kolom III dan V tabel periodik. Ketika diberi energi oleh arus bias positif (IF), junction p-n mengeluarkan cahaya pada panjang gelombang yang ditentukan oleh celah energi daerah aktif (Eg).

Cara Kerja Light Emitting Diode (LED)

Ketika arus bias positif IF diterapkan melalui junction p-n dioda, elektron minoritas disuntikkan ke region p dan elektron minoritas yang sesuai disuntikkan ke region n. Emisi foton terjadi karena rekombinasi lubang-elektron di region p.

Transisi energi elektron melintasi celah energi, yang disebut rekombinasi radiatif, menghasilkan foton (yaitu, cahaya), sementara transisi energi shunt, yang disebut rekombinasi non-radiatif, menghasilkan fonon (yaitu, panas). Efisiensi luminosa dari LED AlInGaP dan InGaN untuk berbagai panjang gelombang puncak ditunjukkan dalam tabel di bawah ini.

Efisiensi LED dipengaruhi oleh cahaya yang dihasilkan di junction dan kerugian akibat re-absorpsi saat cahaya keluar dari kristal. Karena indeks bias tinggi dari sebagian besar semikonduktor, banyak cahaya dipantulkan kembali ke dalam kristal, mengurangi intensitasnya sebelum dapat keluar. Efisiensi yang dinyatakan dalam hal energi terlihat yang dapat diukur ini disebut efisiensi eksternal.

Fenomena elektroluminisensi diamati pada tahun 1923 di junction alami, tetapi pada waktu itu tidak praktis karena efisiensi luminosanya rendah dalam mengubah energi listrik menjadi cahaya. Namun, hari ini efisiensinya telah meningkat secara signifikan dan LED digunakan tidak hanya untuk sinyal, indikator, tanda, dan tampilan, tetapi juga untuk aplikasi pencahayaan indoor dan jalan raya.

Warna LED

Warna perangkat LED dinyatakan dalam istilah panjang gelombang dominan yang dipancarkan, λd (dalam nm). LED AlInGaP menghasilkan warna merah (626 hingga 630 nm), merah-oranye (615 hingga 621 nm), oranye (605 nm), dan kuning muda (590 hingga 592 nm). LED InGaN menghasilkan warna hijau (525 nm), biru-hijau (498 hingga 505 nm), dan biru (470 nm). Warna dan tegangan maju LED AlInGaP bergantung pada suhu junction p-n LED.

Seiring bertambahnya suhu junction p-n LED, intensitas luminosa menurun, panjang gelombang dominan bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang, dan tegangan maju menurun. Variasi intensitas luminosa LED InGaN dengan suhu lingkungan operasional kecil (sekitar 10%) dari − 20°C hingga 80°C. Namun, panjang gelombang dominan LED InGaN memang bervariasi dengan arus penggerak LED; seiring peningkatan arus penggerak LED, panjang gelombang dominan bergerak ke arah panjang gelombang yang lebih pendek.

Jika Anda mencari untuk menggunakan LED berwarna untuk proyek elektronik, kit starter Arduino terbaik termasuk berbagai LED berwarna.

Penyesuaian Cahaya

LED dapat disesuaikan untuk memberikan 10% dari output cahaya yang ditentukan dengan mengurangi arus penggerak. Umumnya, LED disesuaikan menggunakan teknik Modulasi Lebar Pulsa (Pulse Width Modulation).

Keandalan

Suhu junction maksimum (TJMAX) sangat penting untuk umur panjang LED. Melebihi suhu ini biasanya merusak perangkat yang dikapsulkan. Umur LED diukur dengan Mean Time Between Failures (MTBF), yang dihitung dengan menguji banyak LED pada arus dan suhu standar hingga setengahnya gagal.

LED Putih

LED putih sekarang diproduksi menggunakan dua metode: Dalam metode pertama, chip LED merah, hijau, dan biru dikombinasikan dalam paket yang sama untuk menghasilkan cahaya putih; Dalam metode kedua, fosforesensi digunakan. Fluoresensi dalam fosfor yang dikapsulkan dalam epoxy yang mengelilingi chip LED diaktifkan oleh energi panjang gelombang pendek dari perangkat LED InGaN.

Efisiensi Luminosa

Efisiensi luminosa LED didefinisikan sebagai fluks luminosa yang dipancarkan (dalam lm) per unit daya listrik yang dikonsumsi (dalam W). LED biru memiliki efisiensi internal yang ditetapkan sebesar 75 lm/W; LED merah, sekitar 155 lm/W; dan LED kuning muda, 500 lm/W. Mengambil pertimbangan kerugian akibat re-absorpsi internal, efisiensi luminosa berada pada urutan 20 hingga 25 lm/W untuk LED kuning muda dan hijau. Definisi efisiensi ini disebut efisiensi eksternal dan analog dengan definisi efisiensi yang biasa digunakan untuk jenis sumber cahaya lainnya.