Diode pancaran cahaya

LED

Diode pancaran cahaya (bahasa Inggris: light-emitting diode; LED) yaitu suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju.

Gejala ini termasuk bangun elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan dapat juga ultraviolet dekat atau inframerah dekat.

Teknologi LED

Fungsi fisikal

Sebuah LED yaitu sejenis diode semikonduktor istimewa. Seperti sebuah diode normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk membikin sebuah bangun yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektrode dengan voltase berbeda. Ketika elektron berjumpa dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bangun photon.

Emisi cahaya

Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah diode normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang dipergunakan untuk sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, tampak, dan ultraungu dekat.

LED dalam aplikasi sebagai alat penerangan lampu langit-langit

Polarisasi

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya hendak menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya hendak mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya hendak hadir sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak hendak mengeluarkan emisi cahaya.

Chip LED biasanya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya sifat isolator sehaluan LED hendak jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Tegangan maju

Karakteristik chip LED biasanya yaitu sesuai dengan karakteristik diode yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu agung, LED hendak rusak walaupun tegangan yang diberikan yaitu tegangan maju.

Tegangan yang diperlukan sebuah diode untuk dapat beroperasi yaitu tegangan maju (Vf).

Sirkuit LED

Sirkuit LED dapat dirancang dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan yaitu jumlah tegangan yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED ditaruh dalam hal paralel, maka yang perlu diperhatikan diproduksi sebagai jumlah arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri hendak lebih sulit jika warna LED berbeda-beda, karena tiap warna LED yang beda mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini hendak menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber kekuatan listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa LED hendak tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan terlalu agung hendak mempunyai akhir suatu peristiwa kerusakan pada LED yang mempunyai tegangan maju relatif rendah.

Pada umumnya, LED yang disusun secara seri harus mempunyai tegangan maju yang sesuai atau paling tidak tak berbeda jauh agar rangkaian LED ini dapat menjalankan mata pencaharian secara baik. Jika LED dipergunakan untuk indikator pada voltase lebih tinggi dari operasinya dirangkai seri dengan resistor untuk menyepadankan arus agar tidak melampaui arus maksimum LED, sekiranya arus maksimum terlampau LED ada rusak.

Substrat LED

Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah diproduksi dengan gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material telah memungkinkan produksi alat dengan panjang gelombang yang lebih pendek, membuat cahaya dengan warna bervariasi.

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

• aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah
• gallium aluminium phosphide - hijau
• gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuning
• gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru
• gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau
• zinc selenide (ZnSe) - biru
• indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru
• indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau
• silicon carbide (SiC) - biru
• diamond (C) - ultraviolet
• silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)
• sapphire (Al₂O₃) - biru

LED biru dan putih

Sebuah GaN LED ultraviolet

LED biru pertama yang dapat mencapai keterangan komersial menggunakan substrat galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporation di Jepang. LED ini akhir tersohor di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah hadir ketika belumnya untuk membikin cahaya putih.

LED dengan cahaya putih sekarang ini mayoritas diproduksi dengan cara melapisi substrat galium nitrida (GaN) dengan fosfor kuning. Karena warna kuning merangsang penerima warna merah dan hijau di mata manusia, kombinasi antara warna kuning dari fosfor dan warna biru dari substrat hendak memberikan bekas warna putih untuk mata manusia.

LED putih juga dapat diproduksi dengan cara melapisi fosfor biru, merah dan hijau di substrat ultraviolet dekat yang agak sesuai dengan prosedur kerja lampu fluoresen.

Metode terbaru untuk membikin cahaya putih dari LED yaitu dengan tidak menggunakan fosfor sesuai sekali melainkan menggunakan substrat seng selenida yang dapat memancarkan cahaya biru dari area giat dan cahaya kuning dari substrat itu sendiri.

Produsen terkemuka dunia

• Cree (Amerika Serikat)
• Philips Lumileds (Belanda)
• Avago (Amerika Serikat)
• Nichia (Jepang)
• Osram Opto Semiconductor (Jerman)
• Seoul Semiconductor (Korea Selatan)