Lampu Kilat dengan menggunakan LED

Nama : Mochamad Syarif Ridho

NIM : 07530020

Lampu Kilat dengan menggunakan LED

Warna yang cocok untuk proyek ini adalah warna-warna yang cerah yang dihasilkan oleh led ultra bright memang untuk led jenis ini harganya lebih mahal daripada led biasa. Led jenis ultra bright ini mempunyai kecerahan yang lebih tinggi daripada led biasanya dan warna-warna yang umum ada dipasaran adalah biru, merah dan hijau.

Karakteristik bias forward, untuk menyalakan led ini sama dengan led biasa yaitu anoda harus lebih positif daripada katoda dan arus diatur antara 20mA sampai 50mA.

Cara Kerja Rangkaian

Led akan menghasilkan emisi cahaya yang terang jika dialiri arus minimal 20mA dalam waktu tertentu. Namun jika led ini dikerjakan dalam pulsa-pulsa dengan duty cycle yang sangat kecil tidak akan menghasilkan kilatan yang cerah jika menggunakan arus hanya 20mA.

Ada dua alternatif untuk menyelesaikan masalah ini yaitu memperbesar duty cycle-nya dengan arus tetap pada 20mA atau tetap pada duty cycle yang kecil namun menggunakan arus yang lebih besar 10x dari arus normalnya.

Hal ini dapat dijelaskan seperti ini, jika led dinyalakan dengan pulsa yang mempunyai duty cycle hanya 1% maka arus rata-ratanya hanya 20mA * 1% yaitu hanya 0.2mA, arus yang sangat kecil untuk menyalakan led dengan kecerahan yang diharapkan. Tetapi sebaliknya dengan menggunakan arus sampai 2A maka arus rata-rata yang melewati led tersebut hanya 20mA dalam (menggunakan duty cycle 1%) dengan arus sesaat yang besarnya 20mA sudah cukup untuk menyalakan led dengan kecerahan yang cukup baik.

Hal ini masih dimungkinkan karena led mempunyai karakteristik arus bias forward adalah 20mA sampai 50mA secara terus-menerus. Dan karakteristik ini tidak berlaku untuk arus sesaat dimana mempunyai batasan tersendiri yaitu pada parameter non-repetitive surge current dimana nilainya sampai 10A.

Gambar 1
Skematik Lampu Kilat menggunakan LED

Pada dasarnya rangkaian pada gambar 1 merupakan rangkaian osilator yang dibentuk oleh LF351. LF351 merupakan opamp yang dibangun dari FET sehingga mempunyai imoedansi yang sangat tinggi dan cocok sekali digunakan dalam osilator. Selain itu untuk menentukan lebar pulsa maka pada LF351 ini pada kaki non-inverting dibuat sebagai komparator.

Gambar 2
Bentuk Sinyal Osilasi dan Sinyal Output

Komparator akan membandingkan tegangan sinyal osilasi (gambar 2 atas) dengan tegangan referensi tertentu. Tegangan referensi ini dibangun dengan menggunakan pembagi tegangan R1 dan R2. Sedangkan potensiometer R8 digunakan untuk mengatur frekuensi dari osilator sehingga secara langsung mengatur frekuensi dari kilatan lampu led. Untuk duty cycle dari pulsa-pulsa yang dibentuk dari LF351 dibuat tetap dengan maksud untuk menjaga agar arus rata-rata yang mengalir ke led tetap sekitar 20mA. Peningkatan duty cycle pulsa maka diperlukan pengaturan ulang resistansi pembatas arus ke led. Jika duty cycle-nya diperbesar maka arus rata-rata yang mengalir menuju led akan semakin besar sehingga nilai resistansinya perlu ditingkatkan. Jika resistansi pembatas arus led tidak dinaikkan maka arus tersebut dapat merusak led.

Osilator yang dibangun pada gambar 1 merupakan relaxation oscilator dimana operasi awalnya adalah dengan melakukan pengisian (charging) kapasitor C2 dan kemudian membuang (discharge) muatan tersebut sehingga menghasilkan sinyal seperti pada gambar 2 bagian atas.

LF351 juga berfugsi sebagai komparator tegangan dimana tegangan referensinya diatur oleh rangkaian R1 dan R2. Ketika tegangan di pin inverting lebih rendah dari pada tegangan pada pin non-inverting (tegangan referensi) maka output LF351 akan menghasilkan pulsa high tetapi sebaliknya ketika tegangan pad pin inverting lebih tinggi dari pada tegangan referensi maka output LF351 akan menghasilkan pulsa low.

Resistor R1 dan R2 membentuk pembagi tegangan yang tepat membagi tegangan pada pin non-inverting pada tengah-tengah tegangan suplai. Namun dengan adanya rangkaian potensiometer R8 dan R3 akan merubah tegangan ini. Jadi dengan kata lain, perubahan nilai resistansi pada potensiometer akan menyebabkan tegangan dari pembagian R1 dan R2 akan berubah. Ketika outputLF351 high maka tegangan ini akan naik sedangkan jika output LF351 low maka tegangannya akan ikut turun pula.

Besarnya pengisian kapasitor juga ditentukan oleh pengaturang oleh potensiometer R8. Ketika nilai resistansi dari potensiometer R8 naik maka pengisian muatan C2 akan menurun dan sebaliknya.

Pada awalnya C2 tidak mempunyai muatan dan output LF351 akan high. Sesaat kemudian C2 akan mengisi muatan dari output LF351 yang saat itu dalam kondisi high melalui R4. R5 dan dioda D3 memberikan resistansi yang lebih rendah sehingga pengisian C2 akan semakin cepat sampai pada tegangan sekitar di atas tegangan bias pin non-inverting. Pada saat in output dari LF351 akan segera low dan C2 akan membuang muatannya hanya melalui R4. Rangkaian R5 dan D3 tidak dapat mengalirkan arus pembuangan ini sehingga pembuangannya akan lebih lama daripada pengisiannya.

Untuk driver led digunakan TIP122 atau dapat dipilih transistor lain yang tipenya darlington dan mampu melewatkan arus paling tidak 2.5A secara terus-menerus.