RUNNING LED

RUNNING LED adalah animasi lampu yang bergerak dari satu LED ke LED lainnya.

GAMBAR RANGKAIAN RUNNING LED

R.................................180 Ω                     

VR...............................Trimpot 20 K

C1...............................47 uF 16 V

C2...............................22 uF 16 V

D1-20.........................20 x LED                                

D21............................1N 4001 4002

IC 1............................555

IC 2............................4017

FUNGSI MASING-MASING KOMPONEN :

1. RESISTOR

Resistor memiliki gelang warna yang merupakan kode ukuran dari resistor tersebut. Resistor terbagi menjadi :

a. Fixed resistor /resistor biasa (R) adalah resistor yang ukurannya tetap.

 Simbol Komponen R :

 
b. Variable resistor (VR) adalah resistor yang ukurannya dapat diubah.

contoh Variable resistor :
• Potensiometer

• Trimmer Potensio (Trimpot)

• NTC (Negative Temperatur Coefficient) : semakin panas hambatannya semakin kecil
 

• PTC (Positive Temperatur Coefficient) : semakin panas hambatannya semakin besar

• LDR (Light Dependence Resistor) : bila terkena cahaya maka hambatan akan mengecil

Fungsi resistor dalam rangkaian elektronika umumnya :
• Sebagai beban rangkaian  
• Untuk membagi tegangan atau arus

Membaca nilai resistansi resistor dari gelang warna :

Ex :

·         180 Ω 5 % mempunyai gelang warna ....

·         220 Ω 10 % mempunyai gelang warna ....

2. KAPASITOR ( C )

Fungsi Kapasitor dalam rangkaian elektronika adalah untuk menyimpan muatan listrik. 

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.  

Berdasarkan dielektrikumnya kapasitor dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain :
1. Kapasitor Keramik
2. Kapasitor Film
3. Kapasitor Elektrolit (elco)
4. Kapasitor Tantalum
5. Kapasitor Kertas

Berdasarkan polaritasnya kapasitor dibagi menjadi:
1. Kapasitor non polar : kapasitor tanpa kutub, contohnya keramik, mika, dll 
   

2. Kapasitor polar : kapasitor berkutub + dan -, contohnya elco dan tantalum

Membaca nilai C :

Contoh pada elco tertera             
47 uF 16 V artinya ..............
22 uF 16 V artinya ...............

472 = ..............
101 = ..............
47 = ...............

3. LED (Light emiting dioda)

Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju.

SIMBOL KOMPONEN LED

  

Fungsi fisikal

Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

Emisi cahaya

Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah dioda normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, tampak, dan ultraungu dekat.

Polarisasi

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya sifat isolator searah LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Tegangan maju

Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju.

Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).

Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah jumlah tegangan yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit karena tiap LED mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber daya listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang mempunyai tegangan maju relatif rendah.

Pada umumnya, LED yang ingin disusun secara seri harus mempunyai tegangan maju yang sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik.

Substrat LED

Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat dengan gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material telah memungkinkan produksi alat dengan panjang gelombang yang lebih pendek, menghasilkan cahaya dengan warna bervariasi.

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan warna sebagai berikut:

• aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah
• gallium aluminium phosphide - hijau
• gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuning
• gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru
• gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau
• zinc selenide (ZnSe) - biru
• indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru
• indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau
• silicon carbide (SiC) - biru
• diamond (C) - ultraviolet
• silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)
• sapphire (Al₂O₃) - biru

LED biru dan putih

• Sebuah GaN LED ultraviolet
• LED biru pertama yang dapat mencapai keterangan komersial menggunakan substrat galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporation di Jepang. LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.
• LED dengan cahaya putih sekarang ini mayoritas dibuat dengan cara melapisi substrat galium nitrida (GaN) dengan fosfor kuning. Karena warna kuning merangsang penerima warna merah dan hijau di mata manusia, kombinasi antara warna kuning dari fosfor dan warna biru dari substrat akan memberikan kesan warna putih bagi mata manusia.
• LED putih juga dapat dibuat dengan cara melapisi fosfor biru, merah dan hijau di substrat ultraviolet dekat yang lebih kurang sama dengan cara kerja lampu fluoresen.
• Metode terbaru untuk menciptakan cahaya putih dari LED adalah dengan tidak menggunakan fosfor sama sekali melainkan menggunakan substrat seng selenida yang dapat memancarkan cahaya biru dari area aktif dan cahaya kuning dari substrat itu sendiri.

4. DIODA

Sebagian besar dioda saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan p-n semikonduktor. Pada dioda p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya.

Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur).

5. IC (INTEGRATED CIRCUIT)

Sirkuit terpadu (bahasa Inggris: integrated circuit atau IC) adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika.

Pada komputer, IC yang dipakai adalah mikroprosesor. Dalam sebuah mikroprosesor Intel Pentium 4 dengan ferkuensi 1,8 trilyun getaran per detik terdapat 16 juta transistor, belum termasuk komponen lain. Fabrikasi yang dipakai oleh mikroprosesor adalah 60nm.

Contoh-contoh IC

• 555 multivibrator
• IC seri 7400
• Intel 4004
• Intel seri x86

IC yang dipakai dalam rangkaian running LED :

1. IC LM 555

IC 555 berfungsi sebagai clock / pewaktu / timer dan penggerak / input IC 4017

 

2. IC 4017

IC tipe CMOS 4017 berfungsi sebagai decode counter / rangkaian pencacah

CARA KERJA

Ketika rangkaian running led diberi tegangan 6 – 12 V, rangkaian pencacah / counter ( IC 4017 ) memprogram LED yang berfungsi sebagai output untuk menghasilkan cahaya yang dapat berjalan dari LED 1 s/d LED terakhir dan kembali lagi kesemula begitu seterusnya hingga waktu yang bisa kita inginkan.

IC 555 berfungsi sebagai penggerak / input IC 4017. IC ini (555) mengeluarkan denyutan (pulse) high dan low secara bergantian.

Rangkaian oscilator clock / pewaktu / timer dibangun dari rangkaian IC 555, trimpot dan C2. Frekuensi kerja LED diatur dengan mengatur nilai resistansi trimpot VR, jika dirasa masih kurang lambat maka nilai C2 dapat diperbesar.

Rangkaian C1 merupakan rangkaian yang mereset IC 4017 pada saat power up. Pada saat pertama kali dihidupkan C1 akan mengisi muatan sehingga muncul tegangan yang mereset IC 4017.Setelah beberapa saat C1 akan penuh dan tegangan akan turun menuju 0 V. Dalam kondisi seperti ini, IC 4017 akan mulai dari kondisi awal dimana D1 - D2 (Q0) akan aktif kemudian diikuti oleh D3 - D4 (Q1), dan seterusnya setelah IC 4017 mendapatkan pulsa clock. Setelah 10 kali pulsa clock maka secara otomatis IC 4017 akan reset dan kembali pada kondisi awal yaitu pada Q0 aktif.

Arah gerakan LED dapat dimodifikasi sesuai keinginan. Caranya dengan meletakkan urutan LED disesuaikan dengan urutan keaktifannya. Urutan keaktifan dari output 4017 adalah sesuai urutan output D1-D2, D3-D4, ... D19-D20 à Q0, Q1, ....Q9. Jika dirasa kecerahan LED kurang, maka nilai R dapat diganti 220 Ω.