Pengertian dan Prinsip Kerja LED

Pengertian LED

LED (Light Emitting Diode) adalah jenis khusus dari dioda semikonduktor. Seperti  dioda biasa, LED terdiri dari chip bahan semikonduktor yang diisi  atau didoping dengan pengotor untuk membuat struktur yang disebut p-n junction. Pembawa muatan - Elektron dan lubang mengalir dari elektroda dengan tegangan berbeda ke dalam sambungan. Ketika sebuah elektron menabrak lubang, ia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah dan memancarkan energi dalam bentuk foton. Kita masuk ke pembahasan sejarah...

Sejarah LED

Pengembangan LED dimulai dengan perangkat inframerah dan merah yang terbuat dari galium arsenida. Kemajuan dalam ilmu material telah memungkinkan untuk membuat perangkat panjang gelombang pendek yang  menghasilkan cahaya  warna yang berbeda.

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan warna sebagai berikut:

1. Aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah  
2. Gallium aluminium phosphide - hijau 
3. Gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuning 
4. Gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru 
5. Gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau 
6. Zinc selenide (ZnSe) - biru 
7. Indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru 
8. Indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau 
9. Silicon carbide (SiC) - biru 
10. Diamond (C) - ultraviolet 
11. Silicon (Si) - biru (dalam pengembangan) 
12. Sapphire (Al2O3) – biru 

LED biru pertama yang mencapai kecerahan komersial menggunakan substrat galium nitrida  ditemukan oleh Shuji Nakamura pada tahun 1993 selama karirnya di Nichia. Setelah itu, LED menjadi populer di akhir 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan dengan LED merah dan hijau yang  ada  untuk menghasilkan cahaya putih. 

LED  cahaya putih saat ini terutama diproduksi dengan  melapisi substrat galium nitrida (GaN) dengan zat berpendar kuning. Kombinasi kuning pada fosfor dan biru pada substrat memberikan kesan putih pada mata manusia, karena kuning merangsang reseptor warna merah dan hijau pada mata manusia.  LED putih juga dapat dibuat dengan  melapisi substrat dekat-UV dengan bahan berpendar biru, merah, dan hijau, mirip dengan perilaku lampu neon. 

Cara terbaru untuk menghasilkan cahaya putih dari LED adalah dengan  menggunakan substrat seng selenide yang tidak menggunakan bahan berpendar dan malah memancarkan cahaya biru dari daerah aktif dan cahaya kuning dari substrat itu sendiri. Kita masuk ke pembahasan prinsip kerja LED...

Prinsip kerja LED (Light Emitting Diode) 

Seperti disebutkan sebelumnya, LED adalah keluarga dioda yang terbuat dari semikonduktor. Ia bekerja seperti dioda dengan dua kutub positif (P) dan negatif (N). LED memancarkan cahaya hanya ketika tegangan maju (bias maju) diterapkan dari anoda ke katoda. 

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. 

Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

Sebuah LED atau dioda pemancar cahaya yang memancarkan cahaya ketika tegangan maju diterapkan juga dapat diklasifikasikan sebagai konverter yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. 

Penggunaan LED dalam kehidupan sehari-hari 

Teknologi LED memiliki berbagai keunggulan seperti tidak menghasilkan panas, daya tahan, tidak ada zat berbahaya seperti merkuri, hemat daya, dan miniaturisasi menjadi semakin populer di bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang membutuhkan cahaya juga menggunakan teknologi LED (Light Emitting Diode) ini. Berikut adalah beberapa cara untuk menggunakan LED dalam kehidupan sehari-hari Anda. 

• Lampu penerangan rumah 
• Penerangan jalan 
• Papan nama (iklan) 
• LCD dengan lampu latar (TV, layar ponsel, monitor) 
• Lampu hias dalam dan luar ruangan

Semoga bermanfaat, jangan lupa cek-cek atikel lainnya dari kelasteknisi.com yah