LED (Light Emitting Diode) untuk Lampu Generasi Baru

oleh: Briliant Adhi Prabowo

Pada bulan Desember 1879, Thomas Alfa Edison dengan gemilang menciptakan lampu pijar komersial pertama, bahkan dengan temuannya ini sempat dianugerahi sebagai penemuan paling merubah dunia, karena memungkinkan dunia “menyala” di malam hari. Teknologi lampu memang terus berkembang seperti lampu pendar atau sering disebut lampu fluorecent (lampu neon) yang sangat umum digunakan saat ini.

Satu abad kemudian setelah perkembangan teknologi semikonduktor mulai dikenali kalangan luas, ditemukan pula benda lainnya yang dapat menyala ketika dialiri arus listrik, yang sampai saat ini dikenal dengan LED (Light Emitting Diode). Dalam dunia elektronika LED banyak sekali digunakan untuk lampu indikator seperti pada Personal Computer (PC), seven segment display, lampu flip-flop dan lain sebagainya.

Lalu, LED yang biasanya bisa menyala dengan tegangan dc kisaran 5V, mungkinkah suatu saat nanti menggantikan lampu bohlam yang legendaris lebih dari satu abad? jawabnya adalah MUNGKIN. !!

Pada prinsipnya, LED dapat menyala, ketika arus listrik dc mengalir melalui P/N junction pada material semikonductor, aliran electron bertemu hole dan terjadilah rekombinasi antara muatan positif (hole) dan negatif (elektron), dan pada saat itu dilepaskanlah energi cahaya ketika photon terbentuk. Warna dari cahaya yang terpancar bergantung pada level energy photon yang ditentukan dengan energy gap dari material semikonduktor.

Untuk menghasilkan luminasi cahaya yang terang dari sebuah LED, tentu diperlukan energi yang cukup besar. diperkirakan teknologi lampu LED dengan daya sekitar 100 Watt mampu menghasilkan cahaya 10.000 lumens. Teknologi semikonduktor power device berperan sangat penting pada power LED dengan iluminasi tinggi. Secara teknologi LED memerlukan tegangan dc untuk menyalakannya, sehingga lampu berbasis LED jika ingin diimplementasikan langsung pada tegangan 220V di rumah-rumah, akan diperlukan trafo dan penyearah tegangan supaya mendapatkan tegangan dc yang sesuai. Dari segi pengontrolan iluminasi lampu berbasis LED juga lebih mudah dikendalikan, misalkan dengan PWM (Pulse Widht Modulation), pengaturan lebar pulsa, akan mempengaruhi terang redupnya lampu.

Tinjauan Ekonomis

Lampu berbasis LED saat ini masih memerlukan ongkos produksi yang cukup tinggi sehingga dari segi harga masih belum kompetitif dibandingkan dengan bola lampu pada umumnya. Namun dari segi lifetime, lampu LED menawarkan lifetime yang lebih panjang. Berikut perbandingan secara ekonomis dan efficacy antara lampu LED dengan lampu jenis lainnya [1].

Perkembangan Teknologi LED.

Pernah mendengar TV LED? yang katanya lebih mahal dari TV LCD konvensional?
Pada awalnya mendengar teknologi TV LED, banyak orang elektronika yang tersenyum aneh. LED yang selama ini buat lampu indikator untuk TV?
Tetapi demikianlah memang teknologi tersebut diimplementasikan. Kalau dulu TV dikenal dengan teknologi CRT dengan senapan elektron dari kombinasi 3 warna RGB (Red Green Blue), lalu berkembang dengan teknologi LCD dan  cold cathode flourescent (CCFL) sebagai backlighting, kini TV LED siap merajai pasar televisi dunia.

Pada prinsipnya di setiap pixel TV akan diatur penyalaan warna LED dari kombinasi LED warna merah, hijau dan biru untuk menghasilkan image yang diinginkan. Dari segi konsumsi daya teknologi LED TV juga lebih hemat, dan dari segi dimensi, LED TV memungkinkan produksi TV yang lebih tipis.

Teknologi lain yang berkembang adalah power LED, merupakan LED device yang beroperasi pada tegangan tinggi. Misalkan seperti LED untuk mengganti lampu halogen, spot light, atau flash light pada kamera DSLR. Sedangkan untuk variasi warna cahaya, seperti pada prinsip TV LED bisa dihasilkan dari kombinasi RGB LED, atau metode lain adalah dengan eksitasi Phospor dari LED biru atau LED UV. Untuk power LED material silicon yang umum digunakan untuk LED indikator digantikan dengan material lain, biasanya compound material semikonduktor, seperti Silicon Carbide (SiC), Gallium Arsenic (GaAs), Gallium Nitride (GaN), Gallium Indium Nitride (GaInN), dsb. Riset di bidang compound semikonduktor ini masih terus berkembang.

Isu Energi dan Ramah Lingkungan.

LED yang diproduksi dengan solid state semikonduktor, dipercaya lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan lampu fluorecent yang mengandung merkuri di dalamnya. Di samping itu efficacy (iluminsai/daya) yang cukup tinggi bila diasumsikan di seluruh dunia jutaan lampu digantikan dengan lampu LED untuk memberikan penerangan yang sama, maka penghematan energy untuk penerangan bisa berkurang sangat signifikan.

Di Amerika Serikat, pemerintah menstimulus RnD solid state light dengan Bright Tomorrow Lighting Prize, dimana akan diberikan apresiasi kepada pihak yang dapat menghasilkan LED lights dengan kualitas yang baik dan efficacy yang tinggi dengan tujuan untuk menggantikan lampu konvensional pada umumnya. Seperti gayung bersambut, pada bulan Agustus 2011 philips mampu menghasilkan solid state lights dengan efficacy 93.4 lumen/Watt [2].

Gebrakan perusahaan-perusahaan lampu yang sudah mapan seperti Philips, OSRAM dll yang mulai beralih ke solid state lights, mengindikasikan bahwa tren teknologi semikonduktor tidak hanya akan menggantikan teknologi circuit saja namun juga teknologi pencahayaan, TV, display, dsb.

sumber

About briliano
Briliant Adhi Prabowo is a researcher in Electronics Engineering. He received Bachelor Eng. from Soegijapranata Catholic University, Semarang, Indonesia in 2005. In April 2006 he joined PT. Televisi Transformasi Indonesia (Trans TV) in Transmission Department, and worked on satellite and microwave communication field for broadcasting. In January 2008 he joined Research Center for Informatics, Indonesian Institute of Sciences (LIPI), Bandung, Indonesia, and his research related to Embedded System based linux. Since 2012, he received his Master of Engineering in Center for Computational Microelectronics, Department of Computer Science and Information Engineering Asia University, Taiwan. His master research related to TCAD Engineering (2D and 3D) for power devices reliability, include AlGaN/GaN HEMTs device, bipolar transistor and LDMOS. Currently, he is a Ph.D. candidate at Department of Electronics Engineering, Chang Gung University, Taiwan. His recent research topic related to organic electronic devices, bioelectronics and biosensor.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: