POLA INTENSITAS CAHAYA DAN DAERAH KERJA LED

Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Sains Oleh :

Nama : Kelik Raharjo NIM : 08 3214 006

PROGRAM STUDI FISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

LED’S LIGHT INTENSITY PATTERNS AND OPERATING

VOLTAGE RANGE

Thesis Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain The Sarjana Sains Degree

By : Name : Kelik Raharjo

NIM : 08 3214 006

PHYSICS STUDY PROGRAM

PHYSICS DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

SKRIPSI

POLA INTENSITAS CAHAYA DAN DAERAH KERJA LED

SKRIPSI

POLA INTENSITAS CAHAYA DAN DAERAH KERJA LED

Dipersiapkan dan disusun oleh : Nama : Kelik Raharjo

NIM : 08 3214 006 Skripsi ini kupersembahkan buat :

1. Kedua orang tua, bapak Sudarto dan simbok Sutirah

2. Keluarga kakak tersayang Tito dan Ning beserta Langgeng

3. Adik tersayang Heri P

4. Semua sanak saudara

5. Semua teman seperjuangan angkatan 2008

6. Universitas Sanata Dharma almamaterku

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi ini tidak memuat karya atau bagian orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan referensi, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 30 November 2011 Penulis

Kelik Raharjo

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPERLUAN AKADEMIK

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Univeritas Sanata Dharma Nama : Kelik Raharjo No Mahasiswa : 083214006

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

POLA INTENSITAS CAYAHA DAN DAERAH KERJA LED

Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data mendistribusikan secara terbatas dalam mempublikasikan di internet atau media lain untuk keperluan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberi royalti kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta pada tanggal, 30 November 2011

Kelik Raharjo

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas skripsi ini.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu persyarat pencapaian gelar Sarjana Sains pada Program Studi Fisika di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa selama proses penyusunan skripsi ini banyak mengalami kesulitan. Atas bantuan dan keterlibatan dari berbagai pihak penulis dapat menyelesaikan dengan baik. Oleh karena itu dengan penuh rasa syukur dan tulus penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Bapak A. Prasetyadi, S.Si., M.Si. selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan skripsi.

2. Bapak Dr. Ig. Edi Santosa, M.Si. selaku Kepala Laboratorium Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ijin penulis meminjam alat-alat laboratorium untuk keperluan penelitian.

3. Bapak P. Ngadiyono dan bapak Gito selaku karyawan laboran Universitas Sanata Dharma yang telah membantu menyediakan peralatan laboratorium untuk keperluan penelitian, mas Bima yang bertugas di ruang Analisa Pusat Universitas Sanata Dharma.

4. Dosen-dosen fisika Universitas Sanata Dharma : Ir. Sri Agustini Sulandari, M.Si., Dwi Nugraheni Rositawati, S.Si.,M.Si., Dr. Asan Damanik, karyawan Universitas Sanata Dharma di sekretariat FST.

5. Natalia, sebagai teman seperjuangan selama perkuliahan hingga menyelesaikan skripsi ini

6. Teman-teman yang telah banyak memberikan dukungan, dorongan, perhatian dan bantuan selama proses skripsi ini.

7. Dan semua pihak yang telah terlibat secara langsung maupun tidak langsung dalam pelaksanaan dan penyusunan skripsi ini, yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.

Yogyakarta , 30 November 2011 Penulis

Kelik Raharjo

ABSTRAK

Dilakukan pengukuran karakteristik LED, intensitas penerangan LED dalam rangkaian seri, paralel, kombinasi seri-paralel dan pola intensitas penerangan LED. Pengukuran dilakukan dengan sensor cahaya yang terhubung pada interface Lab Pro dari Vernier dan spektrometer. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh tegangan ambang LED (V

γ) sebesar 2.5 volt, hambatan LED

(R LED ) = 16.4 s ) = 4.6 mA. Intensitas cahaya LED Ω dan arus saturasi LED (I dalam rangkaian seri, paralel dan kombinasi seri-paralel memiliki kuat intensitas yang berbeda-beda dalam rentang (0 – 708.5) lux. Pola intensitas cahaya LED dalam rangkaian seri, paralel dan kombinasi seri-paralel menunjukkan bahwa semakin besar sudut sensor terhadap bidang LED, semakin besar kuat intensitas cahaya LED.

ABSTRACT

An experiment to measure the LED characteristic, intensity of light of LEDs from series, parallel and combination of series-parallel and its patterns has been performed using Light Sensor conneted Lab Pro interface by Vernier and spectrometer. The result are LED knee voltage (V ) is 2.5 volt, LED resistance

(R ) is 16.4 ) is 4.6 mA. LED with series,

LED s

Ω and determine the currents (I parallel and series parallel connection have different intensity in a range of 0 lux – 708.6 lux. LED light intensity in series, parallel, and series-parallel show that increasing the angle in LED will increase LED light intensity.

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL ……………………………………………………. i TITLE PAGE …………………………………………..……...…………. ii HALAMAN PERSEJUTUAN PEMBIMBING ………………………... iii HALAMAN PENGESAHAN ..………………………………………… iv HALAMAN PERSEMBAHAN…………………………………………. v HALAMAN KEASLIAN KARYA…………………………………..…. vi HALAMAN LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI……………………………………………………………… vii KATA PENGANTAR …………………………………………………… viii ABSTRAK ………………………………………………………………. x ABSTRACT ……………………………………………………………... xi DAFTAR ISI …………………………………………………………….. xii DAFTAR GAMBAR …………………….……………………………… xv

BAB I PENDAHULUAN …………………..………………………….. 1 A. Latar Belakang Masalah ………………….…………………….... 1 B. Identifikasi Masalah ……………………………………………... 2 C. Pembatasan dan Perumusan Masalah ……………………………. 2 D. Tujuan Penelitian ……………………………..………………….. 3 E. Manfaat Penelitian ………………………..……………………… 3 BAB II DASAR TEORI ……………………………………………….... 4 A. Prinsip Dioda …………………………………………………..… 4 B. Karakteristik Dioda …………………………………………….… 5 C. LED (Light Emiting Dioda) …..…………………….……………. 8 D. Rangkaian Dasar pada Elektronika ………………………………. 9 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ……………………….…….... 11 A. Metodologi Penelitian ……………………………………….…… 11 B. Alat dan Bahan …………………………………………….…….. 12 C. Prosedur Penelitian ………………………………………………. 13 D. Metode Analisa Data……………………………………….…….. 18 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ………………………………... 20 A. Hasil Penelitian …………………………………………………... 20 B. Pembahasan …………………..…………………………………... 30

BAB V KESIMPULAN …………………………………..…….………. 34 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………….……… 35 DAFTAR LAMPIRAN ………………………….……….……………... 36

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. a) Sambungan semikonduktor tipe-p dan tipe–n …………... 4

b) Mekanisme aliran muatan pada daerah sambungan …….. 4

Gambar 2.2. Grafik hubungan arus dan tegangan dioda ………………… 6Gambar 2.3. a) Struktur LED ……………………………………………. 8

b) Simbol LED ……………………………………………... 8

Gambar 2.4. Rangkaian seri ……………………………………………… 9Gambar 2.5. Rangkaian paralel …………………………………………... 10Gambar 3.1. Desain rangkaian penelitian ………………………………... 11Gambar 3.2. a) LED secara sendiri ………………………………………. 12

b) LED secara horisontal ……………………………………12

c) LED secara vertikal ………………………………………12

d) LED secara seri-paralel …………………………………..12

Gambar 3.3. a) Posisi kaki LED horisontal ……………………………… 14

b) Posisi kaki LED vertikal ………………………………… 14

Gambar 3.4. a) LED dirangkai secara seri horisontal ……………………. 15

b) LED dirangkai secara seri vertikal ………………...……. 15

Gambar 3.5. a) LED dirangkai secara paralel horisontal ………………… 17

b) LED dirangkai secara paralel vertikal ………………...… 17

Gambar 3.6. LED dirangkai seri-paralel …………………………………. 18Gambar 4.1. Hubungan antara tegangan dan arus LED …………………. 20Gambar 4.2. Hubungan antara tegangan dan intensitas cahaya LED ……. 21Gambar 4.3. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya LED 1 ………………………………. 22Gambar 4.4. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai

secara seri horisontal ……………………………………… 23

Gambar 4.5. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai

secara seri vertikal ………………………………………… 23

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai

secara paralel horisontal …………………………………… 24

Gambar 4.7. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai

secara paralel vertikal ……………………………………… 25

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai

secara seri-paralel ….………………………………………. 26

Gambar 4.9. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) LED 1 …………………… 26

⁡(ℐ � ℐ

=90

Gambar 4.10. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) LED 2 …………………… 27

⁡(ℐ �

Gambar 4.11. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap log ) LED 3 …………………… 27

bidang LED dan ⁡(ℐ �

ℐ

=90

Gambar 4.12. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) LED 4 …………………… 28

⁡(ℐ � ℐ

=90

Gambar 4.13. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) empat LED dirangkai seri

⁡(ℐ � ℐ

=90

secara horisontal …………………………………………… 28

Gambar 4.14. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) empat LED dirangkai seri

⁡(ℐ � ℐ

=90

secara vertikal …………………………………………

29 Gambar 4.15. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) empat LED dirangkai paralel ⁡(ℐ �

ℐ

=90

secara horisontal ……………………………………………. 29

Gambar 4.16. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) empat LED dirangkai paralel

⁡(ℐ � ℐ

=90

secara vertikal ……………………………………………... 30

Gambar 4.17. Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log ) empat LED dirangkai secara

⁡(ℐ � ℐ

=75

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Manusia membutuhkan penerangan pada waktu siang maupun malam. Pada waktu siang hari, manusia mendapatkan penerangan yang sudah tersedia

oleh matahari berupa cahaya matahari. Pada waktu malam hari, manusia mengusahakan penerangan sendiri. Manusia mengusahakan penerangan sendiri menggunakan lampu listrik. Penerangan membantu manusia dalam berkegiatan dan beraktifitas sepanjang hari.

Penerangan pada waktu malam hari memerlukan energi listrik yang cukup besar. Banyak sekali lampu penerangan yang menggunakan energi listrik yang cukup besar. Manusia perlu melakukan penghematan energi listrik dengan cara mencari solusi lampu yang hemat energi listrik. Salah satu solusi lampu yang hemat energi listrik adalah lampu LED. Lampu LED memerlukan energi listrik yang kecil.

LED kerap dianggap sebagai solusi lampu hemat energi listrik dan ramah terhadap lingkungan karena sedikit sekali mengeluarkan panas. LED sebagai sarana penerangan penganti lampu listrik memiliki karakteristik dan memiliki pola intensitas tertentu sebagai dioda yang memancarkan cahaya. Karakteristik dan pola intensitas LED perlu dilakukan pengukuran untuk mengetahui karakteristik dan intensitas cahaya LED. Hasil pengukuran karakteristik dan pola intensitas cahaya LED dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam mendesain lampu penerangan berbasis LED.

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang dikemukan di atas, muncul pertanyaan-pertanyaan atau masalah-masalah yang lebih spesifik : (1) bagaimana karakteristik LED dilihat dari tegangan dan intensitas cahayanya, (2) bagaimana intensitas cahaya LED dengan berbagai arus yang mengalir di LED pada berbagai sudut bidang LED, (3) bagaimana intensitas cahaya LED yang dirangkai seri, pararel dan kombinasi seri-paralel rangkaian pada berbagai sudut bidang LED.

C. Pembatasan dan Perumusan Masalah

Masalah-masalah di atas diteliti semua. Secara rinci masalah dirumuskan sebagai berikut : Bagaimana arus-tegangan LED jika dibandingkan dengan arus- 1. tegangan dioda? Apakah kuat arus mempengaruhi intensitas cahaya LED dan pola 2. intensitas cahaya LED pada berbagai sudut bidang LED. Apakah intensitas cahaya LED yang dirangkai secara seri, paralel 3. dan kombinasi seri-paralel akan sama intensitasnya beserta nilai intensitas cahaya LED dan pola intensitas cahaya LED.

D. Tujuan Penelitian

Sejalan dengan perumusan masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah : Mengetahui persamaan karakteristik LED dengan karakteristik 1. dioda. Mengetahui pengaruh tegangan terhadap intensitas cahaya LED dan 2. pola intensitas cahaya LED terhadap sudut bidang LED . Mengetahui apakah kuat intensitas cahaya LED yang dirangkai 3. secara seri, paralel dan kombinasi seri-paralel sehingga dapat memilih rangkaian yang bagus.

E. Manfaat Penelitian

Berdasar rumusan masalah dan tujuan penelitian yang dikemukan di atas maka kegunaan penelitian ini dapat ditinjau dari kegunaan teoritis dan kegunaan praktis. Kegunaan teoritis, hasil penelitian ini dapat menambah wawasan mengenai pengertian mengenai dioda terutama LED atau dioda cahaya.

Sedangkan kegunaan praktis, hasil dari peneilitian ini dapat digunakan sebagai bahan dasar penerangan untuk membuat lampu penerangan dengan menggunakan LED atau dioda cahaya.

BAB II DASAR TEORI Prinsip Dioda A. Struktur dioda adalah gabungan dua semikonduktor, semikonduktor tipe-p

dan semikonduktor tipe-n terhubung membentuk sambungan p-n seperti diperlihatkan pada gambar 2.1 (Purkait, 1989; Blocher, 2003; King, 2008).

Arah perpindahan elektron Arah medan asli a b

Gambar 2.1 : a) Sambungan semikonduktor tipe-p dan tipe-n,

b) Mekanisme aliran muatan pada daerah sambungan

Sumber gambar : Dasar Elektronika,1989

Semikonduktor tipe-p dan tipe-n memiliki pembawa muatan mayoritas. Pembawa muatan mayoritas semikonduktor tipe-p berupa lubang (hole), sedang semikonduktor tipe-n pembawa muatan mayoritas berupa elektron. Kedua muatan pembawa muatan mayoritas akan berdifusi karena ada perbedaan konsentrasi pembawa muatan dari konsentrasi muatan yang tinggi ke konsentrasi yang rendah.

Elektron berpindah dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p. Akibat berpindahnya elektron dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p, semikonduktor tipe-p bermuatan negatif dan semikonduktor tipe-n bermuatan positif.

Semikonduktor tipe-p bermuatan negatif dan semikonduktor tipe-n bermuatan positif mengakibatkan timbulnya medan listrik asli. Arah medan listrik asli dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p. Jika voltase pada sambungan semikonduktor p-n, positif pada semikonduktor tipe-n dan negatif pada semikonduktor tipe-p timbul medan listrik yang berlawanan arah dengan medan listrik asli. Elektron dari daerah n ke daerah p, arus listrik yang dihasilkan oleh elektron tidak berkurang diteruskan oleh lubang sebagai pembawa muatan. Secara teknis arus mengalir dari semikonduktor tipe-p ke tipe-n (Johannes, 1978; Blocher, 2003).

Karakteristik Dioda B.

Karakteristik sebuah dioda adalah hubungan antara tegangan yang diberikan pada ujung – ujung terminal dioda dan arus listrik yang mengalir melaluinya. Dioda menghantarkan arus listrik pada panjar maju. Dalam tegangan tertentu dioda mulai mengalirkan arus listrik dinamai tegangan nyala (tegangan lutut, tegangan ambang,

turn on voltage, knee voltage) (Barmawi, 1985, Blocher, 2003).

Pada panjar mundur arus balik yang mengalir sangat kecil (disebut arus bocor). Dengan menambah tegangan panjar mundur cukup besar, pada suatu saat akan mencapai tegangan dadal (breakdown). Dioda akan rusak bila melampaui tegangan dadal (breakdown) (Barmawi, 1985).

Forward Bias Arus Bocor

V Tegangan Lutut (Knee voltage) = 0.7

Reverse Bias

Gambar 2.2 Grafik hubungan arus dan tegangan dioda

Arus total yang mengalir lewat dioda karena panjar maju diberikan oleh persamaan :

I ln

= − _s η

di mana I adalah arus total

I s adalah arus jenuh balik

e adalah muatan satu elektron ( 1,6 x 10 coulomb)

23 -1

k adalah konstanta Boltzman ( 1,38 x 10 joule K ) T adalah temperatur dalam K dan η angka konstan yang tergantung pada

bahan dioda. Untuk germanium η = 1 dan untuk silikon η = 2.

Kalau V positif, hubungan tercatu maju dan kalau V negatif hubungan tercatu balik. Pada temperatur kamar (T = 300 K) dari persamaan diatas didapat : 39 ln ln

= −

Dari gambar 2.2 grafik arus dioda dapat disimpulkan bahwa :

1. Karakteristik volt-ampere pada dioda semikonduktor tidak linear tetapi eksponensial.

2. Pada tegangan maju atau panjar maju (forward bias) arus yang mengalir relatif besar, orde dalam mA, sedang pada tegangan balik atau panjar mundur (reverse

bias) arus mengalir sangat kecil sekali dalam orde µA.

), yaitu tegangan pada

3. Pada dioda semikonduktor terdapat tegangan ambang (V γ saat dimana dioda tersebut mulai menghantarkan arus dengan baik, sedang pada arah balik terdapat tegangan jebol (V , break down).

4. Dioda tidak dapat bekerja pada tegangan yang lebih kecil daripada tegangan ambangnya (V ).

) pada arah maju, apabila terjadi perubahan pada V akan

5. Sekitar harga (V γ menimbulkan perubahan arus (I) yang besar sekali. Demikian juga sekitar V B pada arah balik.

6. Tahanan dalam dioda tidak tetap tergantung pada harga tegangan dan arus yang mengalir pada dioda.

) pada arah balik, jauh ledih besar daripada harga

7. Besarnya tegangan jebol (V tegangan ambang (V ) pada arah maju.

Light Emiting Dioda (LED) C.

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, terbuat dari semikonduktor

sambungan tipe-p dengan tegangan positif dan tipe-n dengan tegangan negatif dan lapisan deplesi (King, 2008). LED akan memancarkan cahaya apabila diberi panjar maju. Dioda dapat membangkitkan cahaya hijau, ada juga yang dapat membangkitkan cahaya merah. LED terbuat dari terbuat dari galium (Ga), arsen (As), phosphor (P) (Wasito, 1977).

Sumber : slices-of-life.com a b

Gambar 2.3 a) Struktur LED

b) Simbol LED

Rangkaian Dasar Pada Elektronika D.

Pada suatu rangkaian elektronika berlaku hukum Kirchoff I atau Kirchoff’s

Current Law (KCL) dan hukum Kirchoff II atau Kirchoff’s Voltage Law (KVL).

Hukum Kirchoff I atau Kirchoff’s Current Law (KCL) menyatakan bahwa jumlah arus yang memasuki suatu percabangan atau node atau simpul sama dengan arus yang meninggalkan percabangan atau node atau simpul, dengan kata lain jumlah aljabar semua arus yang memasuki sebuah percabangan atau node atau simpul sama dengan nol. Kirchoff II atau Kirchoff’s Voltage Law (KVL) menyatakan bahwa jumlah tegangan pada suatu lintasan tertutup sama dengan nol, atau penjumlahan tegangan pada masing-masing komponen penyusunnya yang membentuk satu lintasan tertutup bernilai nol.

Rangkaian Seri

Semua elemen-elemen di dalam suatu rangkaian yang membawa arus sama dikatakan elemen-elemen yang terhubung seri. Rangkaian seri dari N buah resistor ditunjukkan pada gambar 2.4 rangkaian seri (Hayt W.H., et. al., 2002).

R2 R3 R1 Sumber tegangan

Gambar 2.4 Rangkaian seri

Rangkaian Paralel

Elemen-elemen dalam suatu rangkaian yang memiliki tegangan yang sama pada terminal-terminalnya dikatakan elemen-elemennya terhubung secara paralel.

Kombinasi rangkaian paralel dari N buah resistor ditunjukkan pada gambar 2.5 rangkaian paralel (Hayt W.H., et. al., 2002).

R1 R2 R3 Sumber tegangan

Gambar 2.5 Rangkaian paralel

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Metodologi Penelitian Susunan alat yang digunakan untuk eksperimen ini ditunjukkan pada

gambar 3.1 Desain Rangkaian Penelitian. LED (2) diletakkan pada meja spektrometer (1), light sensor atau sensor cahaya (3) diletakkan pada tempat

teropong dihubungkan ke interface Vernier LabPro (4). Selanjutnya dari interface Vernier LabPro (4) dihubungkan ke perangkat komputer yang memiliki program Logger Pro 3.4.5. Sebagai sumber tegangan dipakai baterai (9) dihubungkan ke potensiometer (8) yang digunakan untuk mengatur arus dan tegangan pada LED (2). Dari potensiometer (8) dihubungkan ke ampermeter (6) dirangkai secara seri dengan LED (2), sedangkan voltmeter (7) dirangkai secara peralel dengan LED (2).

Gambar 3.1 Desain Rangkaian Penelitian

1.Spektrometer, 2.LED, 3.Light sensor (Order Code LS-BTA or LS- DIN), 4.Interface Vernier LabPro, 5.Perangkat Komputer,

6.Ampermeter, 7.Voltmeter, 8.Potensiometer, 9.Baterai (8 buah

B. Alat dan Bahan

Dalam penelitian ini digunakan alat dan bahan sebagai berikut : Sumber tegangan (8 buah @ 1.5 volt), potensiometer 5 K

Ω, voltmeter digital (Multimeter GDM-394), ampermeter (Sanwa YX360TRF), LED, spektrometer, kabel penghubung, sensor cahaya, seperangkat komputer.

LED LED Sensor cahaya

Sensor cahaya Garis bidang Garis bidang a b

LED LED Sensor cahaya

Sensor cahaya Garis bidang

Garis bidang c d

Gambar 3.2 a) LED secara sendiri, b) LED secara horisontal,

c) LED secara vertikal, d) LED seri-paralel

C. Prosedur Penelitian

A. Karakteristik LED

Pengukuran karakteristik LED dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Menentukan kaki-kaki anoda dan katoda LED yang akan dipakai.

2. Merangkai peralatan seperti pada gambar 3.1 desain rangkaian penelitian.

3. Anoda pada LED mendapatkan tegangan lebih positif agar LED dapat bekerja.

Kemudian 4. Mengatur potensiometer sehingga menunjuk nol. potensiometer diatur sedikit demi sedikit sehingga ampermeter dan voltmeter menunjukkan harga kenaikan harga simpangan.

B. Pola intensitas cahaya LED

Pengukuran intensitas cahaya LED masih menggunakan rangkaian pada

gambar 3.1 desain rangkaian penelitian. Pengukuran intensitas cahaya LED dengan jarak LED dengan sensor cahaya 9 sentimeter dilakukan dengan

langkah-langkah sebagai berikut :

1. Posisi kaki-kaki LED ditempatkan pada keadaan posisi horisontal pada gambar 3.3 a.

2. LED ditempatkan pada meja spektrometer seperti gambar 3.2 a.

Kemudian 3. Mengatur potensiometer sehingga menunjuk nol. potensiometer diatur sedikit demi sedikit sehingga ampermeter dan voltmeter menunjukkan harga kenaikan harga simpangan dan kenaikan

4. Mengukur intensitas cahaya LED dengan jarak LED dan sensor cahaya pada jarak sama dan menggubah kedudukan posisi sensor cahaya terhadap bidang LED pada posisi yang berbeda-beda dengan membentuk

o o o o o o o sudut bidang LED 0 , 15 , 30 , 45 , 60 , 75 dan 90 .

5. Mengubah kedudukan posisi kaki-kaki pada keadaan posisi horisontal ke vertikal pada gambar 3.3 b.

6. Mengatur potensiometer dan melakukan pengukuran intensitas cahaya LED seperti posisi kaki-kaki LED posisi horisontal. a b

Gambar 3.3 a) Posisi kaki LED horisontal,

b) Posisi kaki LED vertikal

C. Pola intensitas cahaya LED dirangkai secara seri

Pengukuran intensitas cahaya LED dirangkai secara seri masih menggunakan rangkaian pada gambar 3.1 desain rangkaian penelitian. Pengukuran intensitas cahaya LED dirangkai seri, LED dengan sensor berjarak 9 centimeter dan jarak antar LED 0.8 centimeter dilakukan dengan langkah- langkah sebagai berikut :

1. LED dirangkai secara seri dengan posisi secara horisontal pada gambar

3.4 a. LED ditempatkan pada meja spektrometer seperti gambar 3.2 b

Kemudian 2. Mengatur potensiometer sehingga menunjuk nol. potensiometer diatur sedikit demi sedikit sehingga ampermeter dan voltmeter menunjukkan harga kenaikan harga simpangan dan kenaikan kuat intensitas cahaya LED.

3. Mengukur pola intensitas cahaya LED dengan jarak LED dan sensor cahaya pada jarak sama dan menggubah kedudukan posisi sensor cahaya terhadap bidang LED pada posisi yang berbeda-beda dengan membentuk

o o o o o o o sudut bidang LED 0 , 15 , 30 , 45 , 60 , 75 dan 90 .

4. Mengubah posisi LED yang dirangkai seri dengan posisi horisontal ke vertikal pada gambar 3.4 b, LED ditempatkan pada meja spektrometer seperti gambar 3.2 c.

5. Mengatur potensiometer dan melakukan pengukuran intensitas cahaya LED seperti posisi LED dirangkai seri dengan posisi secara horisontal.

a b

Gambar 3.4 a) LED dirangkai secara seri horisontal,

b) LED dirangkai secara seri vertikal

D. Pola intensitas cahaya LED dirangkai secara paralel

5. Mengatur potensiometer dan melakukan pengukuran intensitas cahaya LED seperti pada LED yang dirangkai paralel secara horisontal.

4. Mengubah posisi LED yang dirangkai paralel dengan posisi horisontal ke vertikal pada gambar 3.5 b, LED ditempatkan pada meja spektrometer seperti gambar 3.2 c.

o .

dan 90

, 75

, 60

Pengukuran intensitas cahaya LED dirangkai secara paralel masih menggunakan rangkaian pada gambar 3.1 desain rangkaian penelitian.

Pengukuran intensitas cahaya LED dirangkai paralel dengan jarak LED, LED dengan sensor berjarak 9 centimeter dan jarak antar LED 0.8 centimeter dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

, 30

, 15

3. Mengukur intensitas cahaya LED dengan LED dan sensor cahaya pada jarak sama dan menggubah kedudukan posisi sensor cahaya terhadap bidang LED pada posisi yang berbeda-beda dengan membentuk sudut bidang LED 0

Kemudian potensiometer diatur sedikit demi sedikit sehingga ampermeter dan voltmeter menunjukkan harga kenaikan harga simpangan dan kenaikan intensitas cahaya LED.

1. LED dirangkai secara paralel dengan posisi secara horisontal pada gambar 3.5 a, LED ditempatkan pada meja spektrometer seperti gambar 3.2 b 2. Mengatur potensiometer sehingga menunjuk nol.

, 45 a b

Gambar 3.5 a) LED dirangkai secara paralel horisontal,

b) LED dirangkai secara paralel vertikal

E. Pola intensitas cahaya LED dirangkai secara seri-paralel

Pengukuran intensitas cahaya LED dirangkai secara seri-paralel masih menggunakan rangkaian pada gambar 3.1 desain rangkaian penelitian.

Pengukuran intensitas cahaya LED dirangkai seri-paralel, LED dengan sensor berjarak 9 centimeter dan jarak antar LED 0.8 centimeter dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. LED dirangkai secara seri dan paralel atau dua buah LED seri dan dua buah LED paralel pada gambar 3.6, LED ditempatkan pada meja spektrometer seperti gambar 3.2 d

2. Mengatur potensiometer sehingga menunjuk nol. Kemudian potensiometer diatur sedikit demi sedikit sehingga ampermeter dan voltmeter menunjukkan harga kenaikan harga simpangan dan kenaikan kuat intensitaas cahaya LED.

3. Mengukur intensitas cahaya LED dengan LED dan sensor pada jarak

LED pada posisi yang berbeda-beda dengan membentuk sudut bidang

o o o o o o o

LED 0 , 15 , 30 , 45 , 60 , 75 dan 90 .

Gambar 3.6 LED dirangkai seri-paralel

D. Metode Analisa Data

Data hasil penelitian akan dianalisa dengan langkah – langkah sebagai berikut : Karakteristik LED dianalisa dengan mencari hubungan antara tegangan

(V) dan arus (I) dari data penelitian yang diperoleh pada penelitian. Dari grafik karakteristik LED akan diperoleh tegangan ambang LED (V ), hambatan LED

γ (R LED ) dan arus saturasi LED (I s ).

Pola intensitas cahaya LED dianalisa dengan mencari hubungan antara tegangan (V) dan intensitas cahaya LED (I) dari data penelitian. Dari grafik intensitas cahaya (I) dan arus (I) pada LED dibandingkan dengan grafik arus (I) dan tegangan (V) pada LED.

Pola intensitas cahaya LED dengan mencari hubungan intensitas cahaya LED dan tegangan dengan tegangan berbeda dan berbagai sudut bidang LED yang berbeda dari data penelitian yang diperoleh pada penelitian. Selanjutnya dari data penelitian yang diperoleh dibuat grafik hubungan antara sudut dan dan intensitas cahaya LED diperoleh grafik hubungan antara sudut dan log ). Dari grafik hubungan antara sudut dan log ) dapat ⁡(ℐ �

⁡(ℐ � ℐ

ℐ dilihat pola kuat intensitas LED dan dapat disimpulkan pola intensitas penerangan LED.

Intensitas penerangan LED dapat dilihat secara langsung dengan alat sensor cahaya yang besar nilainya langsung ditampilkan secara langsung pada monitor komputer untuk prosedur penelitian B, C, D dan E. Dari data prosedur penelitian B, C, D dan E akan terlihat pola kuat intensitas cahaya LED.

Rangkaian LED yang mungkin dapat dirangkai adalah dengan cara dirangkai secara seri, paralel dan seri-pararel atau campuran. Dari hasil penelitian kita dapat memilih rangkaian LED secara seri, paralel atau seri-paralel dan dengan intensitas penerangan yang tidak terlalu rendah dan tidak terlalu tinggi.

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN A. Hasil penelitian Data pengukuran untuk menentukan karakteristik LED dapat dilihat pada

tabel 1 tentang tegangan dan arus LED di lampiran. Karakteristik LED dapat dilihat pada gambar 4.1 yaitu tentang hubungan antara tegangan dan arus LED.

50 ) A

40 m I(

V(volt)

Gambar 4.1 Hubungan antara tegangan dan arus LED Pola intensitas cahaya LED 1 pada sudut 90 sensor terhadap bidang LED 1 dapat dilihat pada gambar 4.2 tentang h ubungan antara tegangan dan intensitas cahaya LED

300 250 200 150

) x (lu

I 100

V (volt)

Gambar 4.2 Hubungan antara tegangan dan intensitas cahaya LED

Dalam penelitian ini diambil empat sampel LED dan dilakukan pengukuran intensitas cahaya LED dengan tegangan yang berbeda dan dengan berbagai sudut sensor terhadap bidang LED. Data penelitian pengukuran intensitas cahaya LED dengan tegangan yang berbeda dan dengan berbagai sudut sensor terhadap bidang LED untuk LED 1 dapat dilihat pada tabel 2 pada lampiran. Pola intensitas cahaya LED secara umum mengikuti pola pada gambar

4.3 tentang intensitas cahaya LED dengan berbagai tegangan dan berbagai sudut sensor terhadap bidang LED.

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya LED 1

Keempat sampel LED dirangkai seri. LED yang sudah dirangkai seri diukur intensitas cahaya LED pada posisi LED secara horisontal dan vertikal dengan tegangan yang berbeda dan dengan berbagai sudut sensor terhadap bidang LED. Data penelitian pengukuran dari empat LED sampel yang dirangkai seri dapat dilihat pada tabel 3 dan tabel 4 pada lampiran. Pola intensitas cahaya LED dirangkai seri dengan berbagai tegangan dan berbagai sudut sensor tehadap bidang LED dapat dilihat pada gambar 4.4 tentang intensitas cahaya empat LED dirangkai seri secara horisontal dan gambar 4.5 tentang intensitas cahaya empat LED dirangkai seri secara vertikal.

50 100 150 200 250 300

60 80 100

I (lu x )

Sudut

v=0 v=0.5 v=1 v=1.5 v=2 v=2.5 v=3 v=3.5 v=4

I (lu x )

sudut

v=8 v=8.5 v=9 v=9.5 v=10 v=10.5 v=11

80 100

60 80 100

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai secara seri vertikalGambar 4.4 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai secara seri horisontal

I (lu x ) sudut v=8 v=8.5 v=9 v=9.5 v=10 v=10.5 v=11 Keempat sempel LED dirangkai paralel. LED yang sudah dirangkai paralel diukur intensitas cahaya LED pada posisi LED secara horisontal dan vertikal dengan tegangan yang berbeda dan dengan berbagai sudut sensor terhadap bidang LED. Data penelitian pengukuran dari empat LED sampel yang dirangkai paralel dapat dilihat pada tabel 5 dan tabel 6 pada lampiran. Pola intensitas cahaya LED dirangkai paralel dengan berbagai tegangan dan berbagai sudut sensor terhadap bidang LED dapat dilihat pada gambar 4.6 tentang intensitas cahaya empat LED dirangkai paralel secara horisontal dan gambar 4.7 tentang intensitas cahaya empat LED dirangkai paralel secara vertikal.

800 v=0 700 v=0.5 600

) v=1 x

500 (lu v=1.5

I 400 v=2 300 v=2.5 200 v=3 100 v=3.5 v=8

60 80 100

v=8.5 sudut

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai secara paralel

horisontal

700 v=0 600 v=0.5 500 v=1 400 v=1.5

) x 300 v=2

(lu

I v=2.5 200 v=3 100 v=3.5 v=8

60 80 100

v=8.5 sudut

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai secara paralel vertikal

Keempat sampel LED dirangkai seri-paralel atau dua seri dan dua paralel. Empat sampel LED yang sudah dirangkai seri-paralel dilakukan pengukuran intensitas cahaya LED dengan tegangan yang berbeda dan dengan berbagai sudut sensor terhadap bidang LED. Dalam penelitian, dengan menggunakan empat sampel LED yang dirangkai seri-paralel diperoleh data pada tabel 7 pada lampiran. Dari hasil pengukuran diperoleh pola intensitas cahaya LED dirangkai seri-paralel yang dapat dilihat gambar 4.8 tentang pola intensitas cahaya empat LED dirangkai seri-paralel.

I θ= ⁹⁰ ) sudut v=3 v=3.5 v=4

I θ /

80 100 lo g (

I (lu x )

sudut

v=3 v=3.5 v=4 v=4.5 v=5 v=5.5 v=6 v=6.5 v=7

60 80 100

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan intensitas cahaya empat LED yang dirangkai secara seri- paralel

100 200 300 400 500 600 700 800

θ=90 ) LED 1

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log(I

Dari pola-pola intensitas cahaya LED yang dinormalisasi akan diperoleh grafik berikut ini.

2,5
2,0
1,5
1,0
0,5 0,0

0,5 0,0

80 100

)

90 θ= v=3

I /

I v=3.5

( g lo v=4

sudut

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara sudut sensor terhadap bidang LED dan log(I /I ) LED 2

θ θ=90 0,5 0,0

80 100

POLA INTENSITAS CAHAYA DAN DAERAH KERJA LED