Bagaimana LED Berfungsi

Bagaimana Cara Kerja LED?

Definisi LED

LED, atau Dioda Penyinaran Cahaya, didefinisikan sebagai perangkat semikonduktor yang memancarkan cahaya ketika dipasok listrik melalui proses yang disebut elektroluminensi.

Cara Kerja LED

Seperti dioda biasa, dioda LED bekerja ketika dia polar positif. Dalam hal ini, semikonduktor tipe-n lebih banyak doped daripada tipe-p membentuk junction p-n. Ketika dia polar positif, hambatan potensial berkurang dan elektron serta lubang menggabung pada lapisan depleksi (atau lapisan aktif), cahaya atau foton dipancarkan atau diradiasi ke segala arah. Gambar tipikal menunjukkan emisi cahaya akibat penggabungan pasangan elektron-lubang saat dia polar positif.

Emisi foton dalam LED dijelaskan oleh teori band energi padatan, yang menyatakan bahwa emisi cahaya tergantung pada band gap material tersebut langsung atau tidak langsung. Bahan semikonduktor yang memiliki band gap langsung adalah bahan yang memancarkan foton. Pada bahan dengan band gap langsung, dasar tingkat energi band konduksi terletak tepat di atas tingkat energi tertinggi band valensi pada diagram Energi vs Momentum (vektor gelombang 'k').

Ketika elektron dan lubang bergabung, energi E = hν yang sesuai dengan celah energi △ (eV) dilepaskan dalam bentuk energi cahaya atau foton, di mana h adalah konstanta Planck dan ν adalah frekuensi cahaya.

Band Gap Langsung

Bahan dengan band gap tidak langsung bersifat non-radiatif, karena dasar band konduksi tidak sejajar dengan puncak band valensi, mengubah sebagian besar energi menjadi panas. Contoh-contohnya adalah Si, Ge, dll.

• Aluminium Galium Arsenida(AlGaAs) – inframerah.

• Galium Arsenida Fosfid(GaAsP) – merah, oranye, kuning.

• Aluminium Galium Fosfid(AlGaP) – hijau.

• Indium Galium Nitrida (InGaN) – biru, biru-hijau, dekat UV.

• Seng Selenida(ZnSe) – biru.

Struktur Fisik LED

LED dirancang sedemikian rupa sehingga cahaya yang dipancarkan tidak diserap kembali ke dalam material. Jadi, pastikan bahwa rekomposisi elektron-lubang terjadi di permukaan.

Gambar di atas menunjukkan dua cara berbeda untuk merancang junction p-n LED. Lapisan tipe-p dibuat tipis dan tumbuh pada substrat tipe-n. Elektroda logam yang terpasang di kedua sisi junction p-n berfungsi sebagai node untuk koneksi listrik eksternal. Junction p-n diod pencahayaan diselimuti dalam casing transparan berbentuk kubah agar cahaya dipancarkan secara merata ke segala arah dan refleksi internal minimal terjadi.

Kaki yang lebih besar dari LED mewakili elektroda positif atau anoda.

LED dengan lebih dari 2 kaki juga tersedia seperti konfigurasi 3, 4, dan 6 pin untuk mendapatkan multi-warna dalam satu paket LED. Tampilan LED yang dipasang di permukaan juga tersedia yang dapat dipasang di PCB.

LED biasanya membutuhkan arus beberapa puluh miliamper dan membutuhkan resistansi tinggi secara seri karena jatuh tegangan majunya yang lebih tinggi antara 1.5 hingga 3.5 volt, dibandingkan dengan dioda biasa.

Lampu LED Putih atau Lampu LED Putih

Lampu, bohlam, dan penerangan jalan LED menjadi sangat populer belakangan ini karena efisiensi yang sangat tinggi dari LED dalam hal output cahaya per unit daya input (dalam miliwatt), dibandingkan dengan bohlam pijar. Jadi, untuk penerangan umum, cahaya putih lebih disukai. Untuk menghasilkan cahaya putih dengan bantuan LED, dua metode digunakan :

Pencampuran tiga warna primer RGB untuk menghasilkan cahaya putih. Metode ini memiliki efisiensi kuantum yang tinggi.

Metode lainnya adalah melapisi LED satu warna dengan fosfor warna berbeda untuk menghasilkan cahaya putih. Metode ini populer secara komersial untuk memproduksi bohlam dan penerangan LED.

Aplikasi LED

Tampilan elektronik seperti OLED, micro-LED, quantum dots, dll.

• Sebagai indikator LED.

• Dalam remote kontrol.

• Penerangan.

• Opto-isolator.