Elektrik

Diod pemancar cahaya

Diod pemancar cahaya atau LED merupakan sejenis diod semikonduktor yang menghasilkan cahaya tidak koheren berspektrum sempit apabila dikenakan voltan elektrik secara ke hadapan melalui simpang p-n. Prinsip tersebut dikenali sebagai elektroluminesasi.

LED dikeluarkan dalam pelbagai jenis warna cahaya, bergantung kepada jenis semikonduktor yang digunakan.

Sebagaimana diod biasa, LED terdiri daripada cip semikonduktor yang didopkan untuk menghasilkan semikonduktor jenis positif atau negatif. Kedua-dua semikonduktor positif dan negatif dicantumkan bagi membentuk satu simpang p-n. Arus elektrik bergerak dari bahagian p, atau anod, ke bahagian n, atau katod. Pembawa cas - elektron dan lubang - mengalir ke simpang dari elektrod dengan voltan berbeza. Apabila elektron bertemu dengan lubang, ia akan jatuh ke tahap tenaga lebih rendah, dan melepaskan tenaga dalam bentuk foton.

Panjang gelombang cahaya dipancarkan, dan dengan itu warnanya, bergantung kepada jurang jalur tenaga bagi bahan yang digunakan yang membentuk simpang p-n. Di dalam diod silikon dan germanium, elektron dan lubang bergabung semula oleh transisi bukan radiatif yang tidak menghasilkan sebarang keluaran optikal. Bahan yang digunakan di dalam LED mempunyai jurang jalur terus dengan tahap tenaga menghasilkan gelombang inframerah, cahaya tampak, ataupun gelombang ultraungu.

Beberapa cara mengenal pasti kekutuban LED.

Tidak seperti lampu pijar yang boleh disambungkan tidak mengira kekutuban untuk berfungsi, LED hanya boleh menyala jika disambung mengikut kekutuban yang betul. Jika disambung dengan kekutuban yang salah, arus yang sangat sedikit dapat mengalir, menyebabkan tiada cahaya terhasil. Sesetengah LED boleh menyala jika disambungkan pada arus ulang-alik (AC), tetapi ia hanya akan menyala semasa voltan positif, menyebabkan LED berkelip mengikut frekuensi bekalan AC.

Kelebihan LED.

• LED menghasilkan lebih cahaya bagi setiap watt berbanding lampu pijar.
• LED boleh menghasilkan warna tertentu tanpa memerlukan sebarang penapis cahaya seperti yang digunakan pada lampu tradisional, sekaligus menjimatkan kos.
• Pembungkusan pepejal LED boleh direka bagi menumpukan cahayanya.
• Bila dimalapkan, warna LED boleh dikekalkan, tidak seperti lampu kalimantang yang akan berubah warnanya kepada kekuningan apabila voltan dikurangkan.
• LED sesuai digunakan bagi aplikasi dengan kitar hidup-padam yang tinggi seperti lampu brek, tidak seperti lampu pijar yang mempunyai kitar hidup-padam yang lebih pendek.
• Sebagai komponen keadaan pepejal, LED sukar dirosakkan akibat hentakan mekanikal.
• LED mempunyai jangka hayat yang sangat panjang, sehingga antara 100,000-1,000,000 jam penggunaan.
• LED akan gagal dengan menjadi malap mengikut masa, tidak seperti lampu pijar yang boleh terbakar secara tiba-tiba.
• LED menyala dengan kadar yang pantas, iaitu beberapa mikrosaat bagi LED merah.
• LED adalah kecil dan boleh dimuatkan pada papan litar bercetak.
• LED tidak mengandungi raksa sebagaimana lampu kalimantang.

Kelemahan LED

• Kos per lumen bagi LED adalah lebih mahal berbanding lampu pijar. Namun demikian, kos penggunaannya dapat menampung kelemahan ini kerana LED amat menjimatkan tenaga elektrik.
• Prestasi LED amat bergantung kepada persekitaran. Prestasi LED akan menjadi kurang baik jika digunakan pada suhu tinggi, menyebabkannya gagal.
• LED mesti digunakan mengikut voltan yang betul.
• LED hanya memancarkan cahaya pada satu arah serta dengan sudut kecil berbanding lampu pijar atau lampu kalimantang pada lumen yang sama.
• LED kurang sesuai digunakan dalam aplikasi yang memerlukan penumpuan cahaya yang sangat tajam. Dalam kes ini, laser atau LED laser lebih sesuai.