Karakteristik LED

Tulisan kali ini kita akan membahas karakteristik LED. Karakteristik LED secara garis besar dapat dibagi menjadi 3 (tiga), antara lain:

1.      Karakteristik Fisik/Dimensi

2.      Karakteristik Kelistrikan

3.      Karakteristik Optik

Karakteristik Fisik/Dimensi

Karakteristik Fisik/Dimensi adalah mengenai ukuran fisik atau dimensi dari sebuah LED. Seperti yang sudah kita ketahui sebelumnya bahwa LED dibuat dalam berbagai variasi ukuran fisik mulai dari yang sangat kecil hingga relatif besar. Hal ini juga berhubungan dengan aplikasi penggunaan LED itu sendiri.

Bentuk LED secara fisik yang umum diproduksi adalah:

1.      Mount Hole

 Ini adalah bentuk klasik dari LED yang sering kita jumpai dari pertama kali LED diproduksi, namun ada juga yang mempunyai penampang kotak selain lingkaran (tabung/cylinder).

Berkaitan dengan nama yang diberikan, biasanya posisi pemasangan LED ini cukup sederhana, yaitu dengan mendorong masuk LED ke dalam sebuah lubang yang ukurannya kurang lebih sama dengan LED tersebut sehingga LED dapat masuk dan menempel kuat dengan lubang tersebut.

LED jenis ini kini diproduksi dengan berbagai ukuran diameter penampang, mulai dari 3 mm, 5 mm, 8 mm, hingga 10 mm.

Jumlah kaki yang ada pada LED ini biasanya 2 (dua), kaki anoda (+) dan katoda (-). Namun dalam perkembangannya ada jenis LED seperti ini yang mempunyai 3 (tiga) kaki, 2 (dua) kaki anoda (+) dan 1 (satu) kaki katoda (-). Hal ini karena LED tersebut dapat memancarkan 2 (dua) warna sinar.

2.      Piranha

Ini adalah perkembangan dari bentuk klasik LED, mempunyai penampang bujursangkar dan mempunyai jumlah 4 (empat) kaki, 2 (dua) anoda (+) dan 2 (dua) katoda (-). Biasanya pula LED jenis ini diposisikan dipasang di atas PCB (Printed Circuit Board) dan memancarkan cahaya yang cukup terang.

3.      SMD (Surface Mount Device)

Ini adalah bentuk LED yang sangat kecil, ada yang mempunyai 2 (dua) kaki, 4 (empat) kaki, hingga 6 (enam) kaki. Ada yang khusus kali ini, kaki-kaki LED ini menempel tepat di samping LED, hal ini berkaitan dengan nama yang diberikan karena diposisikan untuk dipasang di atas PCB dengan menempel mengandalkan timah yang menghubungkan kaki-kaki LED tersebut dengan PCB.

Namun meskipun demikian biasanya hanya memancarkan 1 (satu) warna cahaya saja, kecuali memang diproduksi secara khusus untuk aplikasi tertentu.

Bentuk ini memungkinkan LED menjadi sumber cahaya di gadgets canggih yang biasa kita gunakan sehari-hari karena bentuknya yang sangat kecil.

4.      High Power LED

Kini, LED sudah mencapai perkembangannya yang luar biasa, mampu menghasilkan intentsitas cahaya yang tinggi disebut dengan High Power LED.

LED jenis ini mempunyai bentuk yang beragam, ada yang berpenampang lingkaran dan pipih seperti Piranha namun hanya mempunyai 2 (dua) kaki dan biasanya dijual dengan mini PCB berpenampang segi enam dari alumunium yang berfungsi menghantarkan panas ke bagian belakang LED tersebut. Namun mini PCB ini bukanlah modul pendingin.

Bentuk yang lain adalah LED saja tanpa mini PCB, karena untuk memakainya sudah disiapkan tempat di mana LED tersebut akan diposisikan dengan baik dan langsung berhubungan dengan modul pendingin.

Disebut High Power karena LED ini memerlukan daya yang cukup besar untuk bekerja dalam kondisi yang optimal dan mengeluarkan cahaya yang sangat terang, dan tentunya juga panas yang berlebih.

Karakteristik Kelistrikan

Karakteristik Kelistrikan adalah mengenai listrik yang dibutuhkan LED agar dapat bekerja secara optimal dan mempunyai jangka waktu usia pakai yang lama.

Ada banyak hal menyangkut karakteristik kelistrikan ini, tentunya kita harus mempunyai lembar spesifikasi (datasheet) yang dikeluarkan oleh pabrik yang memproduksi LED tersebut. Kita tidak akan membahas itu semua satu per satu, hanya ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk pemakaian yang sederhana.

Dalam datasheet, ada bagian tertulis Absolute Maximum Ratings. Di dalam tabel ini disebutkan karakteristik-karakteristik beserta nilai-nilainya yang merupakan batas maksimum dari karakteristik-karakteristik tersebut. Jadi intinya kita tidak boleh memberikan listrik dengan spesifikasi yang nilainya melebihi dari yang tertera di dalam tabel tersebut.

Karakteristik kelistrikan yang penting untuk diketahui adalah:

1.      (Continuous) Forward Current (I_f)

Adalah besarnya arus listrik yang diperlukan agar LED mengeluarkan cahaya dalam satuan Ampere (A).

2.      Forward Voltage (V_f)

Adalah besarnya tegangan listrik yang diperlukan agar LED mengeluarkan cahaya dalam satuan Volt (V).

3.      Wattage (P)

Adalah besarnya daya listrik yang diperlukan agar LED mengeluarkan cahaya dalam satuan Watt (W).

Hubungan antara ketiga karakteristik kelistrikan di atas tercermin dalam rumus:

Contoh:

Disebutkan bahwa sebuah LED memerlukan tegangan sebesar 3,3 V dan arus sebesar 0,02 A. Maka besar daya listrik yang diperlukan agar LED memancarkan cahaya adalah sebesar:

P = V_f x I_f = 3,3 x 0,02 = 0,066 W

Idealnya, apabila kita menggunakan 1.000 buah LED seperti contoh di atas, kita dapat mengatakan bahwa modul LED tersebut membutuhkan daya 66 W. Namun, dalam kenyataannya daya listrik yang dipakai kemungkinan lebih dari 66 W, hal ini berkaitan erat dengan modul Power Supply (LED Driver) yang digunakan; biasanya 110% hingga 125% dari daya listrik idealnya.

Karakteristik Optik

Karakteristik Optik adalah mengenai berkas cahaya dan bagaimana berkas cahaya itu memancar dari LED. Karakteristik ini berkaitan erat dengan design Modul LED, penggunaan LED dengan Karakteristik Optik yang kurang sesuai mengakibatkan cahaya yang dihasilkan LED menjadi tidak sesuai dengan apa yang diharapkan, bahkan bukan tidak mungkin menjadi tidak ada manfaatnya sama sekali.

Karakteristrik Optik yang layak untuk diperhatikan adalah:

1.      Intensitas Cahaya (Brightness)

Adalah kekuatan cahaya yang dipancarkan LED dalam satuan candela (cd) atau biasanya juga sering dipakai adalah lumen (lm).

1 (satu) candela adalah intensitas cahaya yang setara dengan nyala 1 lilin, sedangkan lumen adalah intensitas cahaya yang perhitungannya sedikit lebih kompleks karena membutuhkan beberapa variabel lain untuk menghitungnya. 

2.      Sudut Cahaya (View Angle)

Adalah besarnya sudut berkas cahaya yang dipancarkan dari LED.

Masih ingat bahwa salah satu sifat LED adalah tidak membutuhkan proyektor? Karena itu tentunya berkas cahaya yang keluar dari LED membentuk sudut dan hal ini sudah ditentukan saat diproduksi di pabrik.

Besarnya sudut ini pula yang merupakan salah satu variabel yang digunakan untuk menghitung nilai Intensitas Cahaya yang dihitung dalam satuan lumen (lm).

3.      CRI (Color Rendering Index)

Adalah warna berkas cahaya yang dihasilkan oleh LED.

Dalam hal warna putih, kita sering mendengar istilah Warm White, Pure White, dan Cool White. Memang ada beberapa level warna putih yang dihasilkan LED yang perlu kita ketahui lebih jauh, ada juga yang menyebutkan dengan satuan Derajat Kelvin (°K).

Level warna putih paling rendah (Warm White) dengan nilai Derajat Kelvin lebih kecil cenderung mengandung warna kuning. Semakin tinggi level warna putih semakin putih terang (Pure White); hingga level tertinggi (Cool White) dengan nilai Derajat Kelvin yang lebih besar cenderung mengandung warna biru.

Perlu kiranya kita ketahui bahwa ketiga karakteristik LED memang saling berkaitan, namun tidak selalu seperti yang kita bayangkan berbanding lurus dengan besarnya nilai dari karakteristik-karakteristik tersebut.

Sebagai contoh, sebuah LED dengan Wattage lebih besar belum tentu lebih terang berbanding lurus dengan jumlah LED dengan Wattage yang lebih kecil dalam jumlah Wattage yang sama. Contoh yang lain, sebuah LED dengan dimensi yang besar belum tentu juga lebih terang daripada LED dengan dimensi yang lebih kecil. Contoh selanjutnya berkaitan dengan Intensitas Cahaya adalah LED dengan View Angle lebih kecil mempunyai Brightness lebih besar daripada LED dengan View Angle lebih besar, karena berkas cahaya yang dipancarkan lebih fokus dengan View Angle yang lebih kecil.

Masihkah Anda berpendapat bahwa semua LED yang ada di pasaran itu sama saja karena fisiknya sama?

Masihkah Anda berpendapat bahwa mendesain dan atau membuat LED Module itu mudah hanya dengan menggunakan beberapa komponen elektronika yang umum beredar di pasaran? Kita akan membahasnya dalam tulisan berikutnya.

Posted in: Komponen Elektronika