Kamis, 24 Juli 2008

LED Sebagai Sumber Penghasil Cahaya bisa lebih hemat listrik

LED (light-emitting diode) merupakan piranti yang memiliki peran sangat penting dalam berbagai aplikasi teknologi. LED, khususnya LED cahaya tampak (visible tignt-emitting diode), selama ini dikenal dikenal sebagai lampu kecil yang memancarkan cahaya yang khas, memiliki umur operasi panjang, dan reliabilitas tinggi, Banyak diterapkan pada berbagai teknologi seperti pada teknologi tampilan (display), penyakelaran (switching) sistem robotik, jaringan telekomunikasi, dan seba- gainya.
Beberapa tahun terakhir ini pengembangan LED diarahkan untuk menghasilkan tingkat kecemerlangan/pencahayaan tinggi melalui penemuan bahan semikonduktor yang memiliki kekuatan memancarkan cahaya dengan intensitas dan ketajaman tinggi sehingga diharapkan pada masa mendatang LED dapat digunakan sebagai lampu penerangan ruangan.
LED (light-emitting diode atau dioda pemancar cahaya) adalah piranti zat padat (solid-state devices) yang mengubah energi listrik secara langsung menjadi cahaya satu warna. Kekhasan sebuah LED yaitu pada bagian tengahnya memiliki cip dioda yang mengandung bahan semikonduktor tertentu dan merupakan bagian sumber cahaya LED. Cip tersebut ditempatkan di atas sebuah mangkuk reflektor dan ditopang oleh sepasang kerangka logam timah halus yang terhubung dengan sepasang kawat/terminal listrik (anoda dan katoda). Semua bagian tersebut kemudian dimasukkan dalam kapsul epoksi (epoxy: suatu bahan polimer epoksida termoset yang terawetkan).
Cip dioda yang digunakan pada LED pada umumnya berukuran sekitar 0,25 milimeter persegi. Saat arus mengalir melintasi dua material yang berbeda (dalam bahan semikonduktor), cahaya dihasilkan dari kristal padat di dalam cip. Bentuk maupun luasan berkas cahaya yang dipancarkan ditentukan oleb beberapa faktor, yaitu bentuk mangkuk reflektor, ukuran cip LED, bentuk lensa epoksi, dan jarak antara cip LED dan lensa epoksi. Komposisi material kristal yang terkandung dalam cip menen- tukan panjang gelombang dan warna cahaya yang dipancarkan. Selain menghasilkan panjang gelombang cahaya tampak, LED juga dapat menghasilkan cahaya infra merah dengan kisaran panjang gelombang 830 nanometer sampai 940 nanometer.
Ketentuan umur operasi LED berbeda-beda untuk setiap industri pembuat LED. Umur (life) suatu semikonduktor (yang menjadi sumber cahaya LED) didefinisikan sebagai penurunan sampai 50 persen dari nilai waktu yang telah diperhitungkan semula untuk suatu tingkat cahaya. Untuk industri yang bergerak di bidang pembuatan lampu penerangan, umur rata-rata sebuah lampu jenis tertentu merupakan keadaan matinya 50 persen lampu dalam suatu kelompok lampu yang telah ditentukan (kelompok lampu yang diteliti). Umur sebuah LED tergantung pada bentuk pengemasan LED, arus yang dialirkan pada LED, dan lingkungan yang berhubungan dengan penggunaan LED.
Sekarang ini LED dapat memancarkan cahaya dalam keseluruhan spektrum, termasuk merah, oranye, kuning, hijau, biru, dan putih. Dari sekian banyak warna yang dihasilkan itu, LED yang menghasilkan warna putih menjadi sorotan untuk dikembangkan lebih lanjut. Para peneliti melakukan pengembangan melalui tiga cara untuk menghasilkan ketajaman cahaya LED putih.
Pertama, dengan memadukan berkas cahaya. Teknik pertama ini meliputi pencampuran berbagai warna tunggal yang dihasilkan oleh tiap piranti LED, khususnya LED merah, biru, dan hijau. Melalui penyesuaian intensitas relatif berkas cahaya, maka warna yang diinginkan (termasuk warna putih) akan dihasilkan. Metode pertama ini menjadi harapan pengembangan LED putih.
Kedua, dengan membuat suatu lapisan fosfor. Cahaya putih dihasilkan dari pencampuran berbagai panjang gelombang cahaya ketika foton-foton (partikel-partikel cahaya) berenergi dari suatu LED biru menumbuk lapisan fosfor. Ketiga, membuat suatu lapisan penghasil cahaya dengan desain sandwich (berlapis-lapis atau berumpak-umpak). Cahaya biru dari sebuah LED ternyata dapat menghasilkan cahaya oranye yang muncul dari lapisan batas material kristal semikonduktor. Pencampuran warna-warna yang seimbang akan menghasilkan warna putih.
Salah satu kelemahan dari desain LED yang telah dilakukan sebelumnya yaitu cahaya yang dihasilkan masih kurang mencukupi untuk digunakan sebagai sumber penerangan. Kemudian para peneliti melakukan beberapa metode untuk meningkatkan efisasi cahaya (sebagai perbandingan fluks cahaya terhadap fluks radian) yang diukur dalam nilai lumen per watt (Im/W).
Suatu teknik doping yang baru telah dilakukan, dan nilai lumen per watt suatu LED menunjukkan peningkatan dibandingkan dengan generasi LED sebelumnya. Beberapa metode lain yang dilakukan untuk meningkatkan efisasi cahaya LED yaitu dengan pembuatan semikonduktor (sebagai bahan cip LED) yang lebih besar, pengaliran arus listrik yang lebih besar dengan tetap meminimalisasi panas, mendesain bentuk LED yang baru, dan meningkatkan efisiensi pengubahan cahaya.
LED akan segera membuktikan kemampuannya dalam memancarkan cahaya sehingga berstatus sebagai lampu penerangan. Cara yang sangat mungkin dapat dilakukan untuk mencapai hal tersebut yaitu melalui pengembangan piranti cip LED yang berkemampuan memancarkan lebih banyak cahaya dengan tetap mempertahankan kemampuan menghasilkan panas yang sedikit dan pengaturan arus listrik yang dialirkan. Kemajuan dalam pengembangan cip ini membuat sebuah LED dapat memancarkan sepuluh sampai 20 kali cahaya lebih banyak dari standar pencahayaan LED sebagai lampu indikator, dan dengan demikian dapat menjadikan LED sebagai peralatan penerangan yang memiliki sumber cahaya tersendiri. (Ilham Budiman)***

Tidak ada komentar: