Jika kita berhubungan dengan LED, kita akan diingatkan oleh setiap orang bahwa kita membutuhkan sebuah resistor pembatas arus tapi sebagian besar dari mereka tidak akan mengatakan alasannya.
Pada tulisan kali ini saya akan berusaha menunjukkan mengapa menggunakan resistor pembatas arus dalam mencatu LED adalah sebuah ide bagus. Dan kapan kita aman untuk mencatu LED tanpa menggunakan resistor apapun.
LED dengan resistor pembatas arus
Jika kita melihat datasheet dari LED kita akan tahu bahwa grafik karakteristiknya tidaklah linear. Sebuah LED pada prinsipnya sama dengan diode yang merupakan sebuah semikonduktor – yang tentu berperilaku berbeda dibandingkan resistor
Jika kita menerapkan tegangan tertentu pada resistor kita akan dapat menghitung arus dengan rumus
where:
- Power supply voltage (Vs) is the voltage of the power supply: e.g. a 9 volt battery.
- LED voltage drop (Vf) is the voltage drop across the LED. Typically, this is about 1.8 – 3.3 volts; it varies by the color of the LED. A red LED typically drops 1.8 volts, but voltage drop normally rises as the light frequency increases, so a blue LED may drop around 3.3 volts.
- LED current rating (If) is the manufacturer rating of the LED (Although the above formula requires the current in amperes, this value is usually given by the manufacturer in milliamperes, such as 20 mA).
I = V/R
Contoh : I= 5Volt/100Ohm=50mA
Tentu saja hal serupa tidak akan berlaku pada LED karena LED tidak berkerja seperti halnya resistor yang linear. Jika kita melihat grafik diatas, kita dapat menaikkan tegangan dari 0 Volt hingga 1,6 Volt tanpa tanpa menghasilkan sebuah arus yang berarti, namun setelah itu penambahan sedikit tegangan kepada dioda akan menghasilkan arus sehingga meyebabkan LED menyala. Ini dikarenakan tegangan pada nilai tersebut merupakan tegangan forward yang dibutuhkan untuk membuka gerbang PN. Tegangan forward untuk LED biasanya bernilai 1,7 hingga 2,2 Volt.
Setelah melampaui tegangan forward, perubahan kecil pada LED akan menghasilkan perubahan besar dalam arus forward. Datasheet biasanya menetapkan nilai absolute maximum rating untuk IF pada nilai 25 mA. Jika kita menerapkan tegangan yang menghasilkan arus yang lebih besar dari nilai absolut maksimum tersebut maka LED tersebut akan rusak.
Sehingga adalah penting untuk tetap membatasi arus pada LED, karena jika kita langsung mencatu LED dengan tegangan 5V langsung dari catu daya, maka itu sama saja kita membakar LED tersebut. Arus yang besar akan merusak gerbang PN. Itu adalah sebab utama mengapa resistor pembatas arus digunakan
Asumsikan kita memiliki LED dengan maximum rating IF : 25mA pada VF : 2,1 Volt (nilai Vf didapatkan dari grafik diatas). Jika kita ingin menggunakan catu daya 5 Volt, maka kita harus menggunakan resistor untuk mendisipasi 2,9 Volt sisanya. Sehingga nilai resistor yang dibutuhkan adalah
R = V/I = (5 Volt – 2,1Volt)/25mA =116 Ohm
Untuk amannya, kita menggunakan resistor dengan resistansi 120 Ohm atau lebih besar lagi 150 Ohm.Sehingga dengan cara tersebut kita tidak mencatu LED pada nilai maximum rating-nya. Jika kita memilih menggunakan arus 20 mA maka tegangan yang digunakan adalah 2 Volt sehingga nilai resistor yang digunakan
R = V/I = (5 Volt – 2Volt)/20mA =150 Ohm
Baiklah, 150 ohm tampaknya merupakan nilai yang tepat. Untuk keamanan kita juga perlu mengetahui disipasi daya yang bisa didapatkan dari
P = V*I = 3Volt*2Volt =60 mW
Sehingga, kita bisa memilih resistor dengan resistansi 150 ohm dan rating daya ¼ watt.
Resistor Tanpa Pembatas Arus
Sebelumnya, kita harus mengerti, mengapa kita ingin menyingkirkan resistor dalam rangkaian kita? Ada dua alasan yang pokok. Pertama resistor membuang energi, karena resistor merubah energi listrik menjadi panas padahal kita menginginkan agar energi listrik tersebut diubah menjadi cahaya LED. Hal kedua yang tak kalah penting adalah dengan menghilangkan resistor kita akan mengurangi jumlah komponen yang berarti harga rangkaian akan lebih murah dan setidaknya kita juga akan menghemat ruang dalam PCB.
Ada dua cara untuk mem-bypass resistor. Cara pertama dengan menggunakan tegangan yang lebih kecil. Jika kita bisa untuk menggerakkan rangkaian kita dengan tegangan yang sama dengan tegangan forward LED maka –sempurna – tidak ada resistor yang dibutuhkan.
Metode lain yang digunakan adalah dengan menggunakan Modulasi Lebar Pulsa atau Pulse Width Modulation (PWM) yang berarti kita menswitch LED bergantian hidup dan mati. Jika kita melakukan switching dengan sangat cepat, maka mata kita tidak akan sanggup melihat peralihan hidup dan mati tersebut. Cara yang terakhir ini begitu rumit dan panjang sehingga tidak akan dijelaskan di sini.
Pada akhirnya dalam beberapa kasus tertentu, adalah aman jika kita menggunakan LED tanpa pembatas arus sama sekali. Disinilah perlunya melihat lebih dekat spesifikasi sebuah komponen sehingga dapat menjadi pertimbangan kita dalam merancang sebuah rangkaian elektronika (source : http://kliktedy.wordpress.com )
giriwiriasto
