LED dan Resistor Pembatas Arus

Jika kita berhubungan dengan LED, anda akan seringkali diingatkan oleh setiap orang bahwa diperlukan sebuah resistor pembatas arus tapi sebagian besar dari mereka tidak akan mengatakan alasannya.

Pada tulisan kali ini embeddednesia akan berusaha menunjukkan mengapa menggunakan resistor pembatas arus dalam mencatu LED adalah sebuah ide bagus. Dan kapan saat yang aman untuk mencatu LED tanpa menggunakan resistor.

LED dengan resistor pembatas arus

Jika diperhatikan datasheet dari LED akan diketahui bahwa grafik karakteristik dari LED tidaklah linear. Sebuah LED pada prinsipnya sama dengan diode yang merupakan sebuah semikonduktor – yang tentu berperilaku berbeda dibandingkan resistor

Jika diterapkan tegangan tertentu pada resistor maka akan didapatkan arus  dengan perhitungan rumus

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 dilihat grafik diatas, dengan  menaikkan tegangan dari 0 Volt hingga 1,6 Volt arus yang dihasilkan teramat kecil, 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 diterapkan 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 LED langsung dicatu dengan tegangan 5V langsung dari catu daya, maka itu sama saja membakar LED. Arus yang besar akan merusak gerbang PN. Itu adalah sebab utama mengapa resistor pembatas arus digunakan

Asumsikan terdapat LED dengan maximum rating IF : 25mA pada VF : 2,1 Volt (nilai Vf  didapatkan dari grafik diatas). Jika ingin digunakan catu daya 5 Volt, maka harus digunakan 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, gunakan resistor dengan resistansi 120 Ohm atau lebih besar lagi 150 Ohm.Sehingga dengan cara tersebut LED tidak dicatu pada nilai maximum rating-nya. Jika 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 juga perlu diketahui disipasi daya yang bisa didapatkan dari

P = V*I = 3Volt*2Volt =60 mW

Sehingga, bisa dipilih resistor dengan resistansi 150 ohm dan rating daya ¼ watt.

Resistor Tanpa Pembatas Arus

Sebelumnya, harus dipahami, mengapa resistor harus dihilangkan dalam rangkaian elektronik? 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 untuk menggerakkan rangkaian elektronikdengan 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 menswitch LED bergantian hidup dan mati. Jika dilakukan switching dengan sangat cepat, maka matatidak 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 untuk menggunakan LED tanpa pembatas arus sama sekali. Disinilah perlunya melihat lebih dekat spesifikasi sebuah komponen sehingga dapat menjadi pertimbangan dalam merancang sebuah rangkaian elektronika