Rangkaian LED

LED (Light Emiting Diode) termasuk jenis dioda semikonduktor yang banyak dipakai di dunia elektronika terutama digunakan sebagai indikator. Seiring perkembangan teknolgi dan kebutuhan, kini LED banyak dipakai sebagai penerangan pengganti lampu pijar dan lampu neon yang membutuhkan daya cukup besar. Alasannya, selain karena lebih awet, daya yang dibutuhkan LED jauh lebih kecil sehingga dapat menghemat penggunaan energi listrik.

Tidak seperti lampu pijar dan lampu neon, LED mempunyai kecenderungan polarisari yang mempunyai kutub positif dan negatif sehingga untuk menyalakan LED harus diberi arus maju (forward). Jika LED diberi arus terbalik (reverse) maka chip di dalam LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya bahkan jika tegangan sumber terlalu besar dapat menyebabkan LED tersebut rusak. Bukan hanya itu, meskipun LED diberi arus maju tetapi kalau arusnya terlalu besar, maka LED pun akan rusak. Di sinilah perlunya tahanan (resistor) untuk membatasi arus.

Setiap warna LED mempunyai karakteristik yang berbeda seperti besarnya drop tegangan dan arus yang dibutuhkan untuk membuat chip di dalam LED menghasilkan emisi cahaya. Semakin terang jenis LED (Super Bright LED) semakin besar drop tegangan dan arus yang dibutuhkan.

Karena perbedaan karakteristik inilah maka untuk membuat rangkaian seri agar setiap LED menyala normal, cukup sulit karena besarnya cahaya yang dihasilkan akan berbeda, bahkan sebagian LED dapat tidak menyala atau redup. Untuk mencegah hal seperti ini LED yang berbeda warna harus dipasang paralel dengan resistor pembatas yang disesuaikan dengan kebutuhan arus LED.

Berikut ini adalah spesifikasi (tegangan dan arus) yang dibutuhkan agar LED menyala dengan normal:

Tegangan LED

1. Standar Red : 1,7 Volt
2. Super Bright Red : 2,2 Volt
3. Standar Green : 2,2 Volt
4. High Intensity Blue : 3,0 - 3,5 Volt
5. High Intensity White :  3,0 - 3,5 Volt

Arus LED

1. LED berdiameter 3 mm - 5 mm pada umumnya beroperasi 20 mA sampai 30 mA.
2. Super Bright LED membutuhkan arus >200 mA

Contoh permasalahan:

1. Perhatikan gambar di bawah. Jika kita mempunyai sumber tegangan DC (misalnya AKI motor) 12 Volt dan sebuah LED merah standar dengan ukuran 5 mm, maka resistor yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:
   
   
   
   
   Diketahui:
   Tegangan Sumber (V) = 12 Volt
   Tegangan LED (VLED) = 1,7 Volt
   Arus LED (ILED) = 20 mA atau 0,02 A (1 Ampere = 1000 mA)
   
   Menghitung Resitor (R) yang dibutuhkan:
   R = (V-VLED) / ILED
      = (12-1,7) / 0,02
      = 10,3 / 0,02
      = 515 Ohm
   
   Karena resistor dengan nilai 515 Ohm jarang ada di pasaran, alternatifnya dapat menggunakan resitor dengan nilai 560 Ohm, dengan demikian maka arus total yang mengalir dan daya yang dibutuhkan resitor tersebut adalah sebagi berikut:
   
   Arus (I):
   I = (V-VLED) / R
     = (12 - 1,7) / 560
     = 10,3 / 560
     = 0,0184 Ampere
     = 18,4 mA
   
   Daya (P):
   P = I^2 x R
      = 0,0184^2 x 560
      = 0,19 Watt
   
   Di pasaran tersedia resitor 1/4 Watt. Tentu saja jika menggunakan resistor yang lebih besar dayanya akan lebih baik (awet), tetapi jangan terlalu extrim misalnya dapat menggunakan resistor 1/2 Watt dengan nilai 560 Ohm.
   
   
2. Bagaimana jika LED yang akan dipasang adalah jenis High Intensity White dengan ukuran 5 mm sebanyak empat buah? Berikut cara menghitung tahanan (resitor yang tepat).
   
   
   
   
   Diketahui:
   Tegangan Sumber (V) = 12 Volt
   Tegangan LED (VLED) = 3,0 Volt
   Arus LED (ILED) = 200 mA atau 0,2 A (1 Ampere = 1000 mA)
   
   Menghitung Resitor (R) yang dibutuhkan:
   R = (V-(2 x VLED)) / ILED
      = (12-(2 x 3,0)) / 0,2
      = (12-6) / 0,2
      = 6 / 0,2
      = 30 Ohm
   
   Di pasaran tersedia 33 Ohm, dengan demikian arus total dan daya minimal resistor adalah sebagai berikut:
   
   Arus (I):
   I = (V-(2 x VLED) / R
     = (12 - (2 x 3.0)) / 33
     = (12-6) / 33
     = 6 / 33
     = 0,182 Ampere
     = 182 mA
   
   Daya (P):
   P = I^2 x R
      = 0,182^2 x 33
      = 1,09 Watt
   
   Jadi dapat menggunakan tahanan 1 Watt atau lebih dengan nilai 33 Ohm.
   
   

Referensi lain:
http://ledcalc.com/
http://www.linksukses.com/2012/07/rangkaian-led.html