Diode pancaran cahaya (LED)

Diode pancaran cahaya (bahasa Inggris: light-emitting diode; LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju.

Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga ultraviolet dekat atau inframerah dekat.

Teknologi LED

Fungsi fisikal

Sebuah LED adalah sejenis diode semikonduktor istimewa. Seperti sebuah diode 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 elektrode 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 diode 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.
LED dalam aplikasi sebagai alat penerangan lampu langit-langit
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 diode 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 diode untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).
Sirkuit LED

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 jika warna LED berbeda-beda, karena tiap warna LED yang berlainan 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 disusun secara seri harus mempunyai tegangan maju yang sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik. Jika LED digunakan untuk indikator pada voltase lebih tinggi dari operasinya dirangkai seri dengan resistor untuk menyesuaikan arus agar tidak melampaui arus maksimum LED, kalau arus maksimum terlampau LED jadi rusak.
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

Tabung sinar katode (CRT)

Tabung sinar katode (bahasa Inggris: cathode ray tube atau CRT), ditemukan oleh Karl Ferdinand Braun, merupakan sebuah tabung penampilan yang banyak digunakan dalam layar komputer, monitor video, televisi dan oskiloskop. CRT dikembangkan dari hasil kerja Philo Farnsworth yang dipakai dalam seluruh pesawat televisi sampai akhir abad 20, dan merupakan dasar perkembangan dari layar plasma, LCD dan bentuk teknologi TV lainnya.

Penjelasan perangkat

 Versi paling awal CRT adalah sebuah dioda katode-dingin, sebuah modifikasi dari tabung Crookes (lihat sinar-X) dengan layar dilapisi fosfor, kadangkala dinamakan tabung Braun. Versi pertama yang menggunakan kathoda panas dikembangkan oleh J.B. Johnson (yang merupakan asal istilah noise Johnson) dan H.W. Weinhart dari Western Electric dan menjadi produk komersial pada 1922.

Sinar katode adalah aliran elektron kecepatan tinggi yang dipancarkan dari katode yang dipanasi oleh elemen pemanas (heater) didalam sebuah tabung vakum.

Dalam tabung sinar katode, elektron-elektron secara terarah, diarahkan menjadi pancaran elektron, dan pancaran elektron ini difokuskan dengan alat "defleksi yoke" oleh medan magnetik untuk diarahkan kearah posisi Horisontal dan Vertikal untuk men"scan" permukaan di ujung pandang (anode), yang sebaris dengan bahan berfosfor (biasanya berdasar atas logam transisi atau rare earth. Ketika elektron menyentuh material pada layar ini, maka elektron akan menyebabkan timbulnya cahaya. Untuk keperluan layar CRT ini supaya fosfor berpendar atau bercahaya diperlukan tegangan tinggi yaitu sekitar 25 Kilo Volt sampai 27 Kilo Volt dibangkitkan oleh alat yang bernama Flayback.

Sebelum elektron ini menyentuh fosfor, dilayar tabung kaca elektron-elektron itu menembus pelat yang sangat tipis yang berlobang-lobang disebut skrin yang hampir sama luasnya dengan lebar layar tabung untuk memfokuskan tiga bintik warna RGB ( Red, Green, Blue ) untuk tabung layar warna. Pelat logam ini sangat tipis dan peka terhadap mangnit, jika magnit kuat akan merubah bentuk pelat ini sehingga tidak rata dan terjadilah warna yang semburat dan acak kerena tembakan elektron tidak terfokus pada ketiga titik bintik-bintik RGB, dan kejadian ini disebut degausing.

Secara teori, CRT dan LCD memiliki perbedaan di mana CRT menggunakan elektron yang ditembakkan ke layar sehingga mewarnai menjadi suatu gambar. LCD memiliki cahaya di belakang yang konstan di mana intensitas kecerahan menjadi berbeda karena adanya penutupan/penghalangan dari molekul untuk sinar yang melewati panel.

LCD vs AMOLED

Apa keuntungan memiliki smartphone jika layar terlihat silau di bawah sinar matahari—atau jika tidak bisa melihat gambar saat ponsel dimiringkan? Jenis layar di ponsel mempengaruhi pengalaman Anda. Layar AMOLED Super adalah cara baru untuk merasakan pengalaman melihat konten di layar yang bebas pantulan dan dengan gambar yang brilian.

Jangan Takut Dengan Cahaya

Awalnya, muncul layar LCD sentuh. Kemudian muncul layar AMOLED. Sekarang, muncul layar Super AMOLED yang menyediakan fitur layar sentuh. Jika Anda sudah tidak ingin lagi mengerlingkan mata atau menudungkan tangan untuk melihat layar, bacalah untuk mengetahui bagaimana layar Super AMOLED mempermudah interaksi dalam menggunakan ponsel.

Layar sentuh biasanya memiliki dua lapisan, layar tampilan tersendiri dan lapisan sentuh, sehingga akan menghasilkan efek memantul yang silau. Layar Super AMOLED memiliki satu lapisan, yang tidak hanya mengeliminasi adanya celah udara yang menyebabkan silau namun juga dapat mendeteksi sentuhan, serta terintegrasi di layar, bukan diletakkan di lapisan atas. Ini adalah teknologi baru yang memungkinkan Anda dapat melihat dengan jelas berada di bawah sinar matahari dengan layar sentuh bebas pantulan.

Jangan Takut Dengan Cahaya

Awalnya, muncul layar LCD sentuh. Kemudian muncul layar AMOLED. Sekarang, muncul layar Super AMOLED yang menyediakan fitur layar sentuh. Jika Anda sudah tidak ingin lagi mengerlingkan mata atau menudungkan tangan untuk melihat layar, bacalah untuk mengetahui bagaimana layar Super AMOLED mempermudah interaksi dalam menggunakan ponsel.

Layar sentuh biasanya memiliki dua lapisan, layar tampilan tersendiri dan lapisan sentuh, sehingga akan menghasilkan efek memantul yang silau. Layar Super AMOLED memiliki satu lapisan, yang tidak hanya mengeliminasi adanya celah udara yang menyebabkan silau namun juga dapat mendeteksi sentuhan, serta terintegrasi di layar, bukan diletakkan di lapisan atas. Ini adalah teknologi baru yang memungkinkan Anda dapat melihat dengan jelas berada di bawah sinar matahari dengan layar sentuh bebas pantulan.

Siapkan Indera Penglihatan Anda untuk Melihat Gambar yang Luar Biasa

Saat menggunakan smartphone untuk bermain game, menonton film dan menjelajah foto, Anda tahu betapa pentingnya kualitas gambar serta sudut tampilan yang tepat. Layar Super AMOLED tidak hanya memiliki sudut tampilan 180 derajat, namun juga sangat jernih—20% lebih terang dan lebih bening daripada layar AMOLED biasa. Dengan layar ini, warna menjadi sangat hidup berkat adanya reproduksi warna yang 30% lebih baik daripada layar LCD. Layar WVGA (800 x 480) resolusi tinggi di Samsung Galaxy S, menayangkan gambar yang lebih tajam dan lebih jernih di layar 4" yang ekstra lebar.

Jika Anda biasa menonton layar bersama-sama dengan teman, maka sudut tayangan 180 derajat yang lebar paling ideal. Anda dapat memegang layar smartphone sejajar mata dan melihat gambar di layar tanpa kabur atau distorsi. Layar seperti tidak terpengaruh meskipun Anda melihatnya dari samping, atas, bawah, atau dari depan jadi akan memudahkan Anda berbagi video dan foto bersama orang lain di dekat Anda.

Durasi Pemakaian Baterai Lebih Lama

Daya ponsel yang cepat habis dapat membuat Anda repot. Layar yang lebih terang memang menggunakan lebih banyak daya di beberapa ponsel dengan layar LCD, danum layar Super AMOLED seperti yang ada di Samsung Galaxy S series, menghemat daya baterai. Setiap piksel memiliki sumber cahaya sendiri, jadi piksel hitam tidak menyala, dan tidak menggunakan energi. Anda akan mendapatkan kontras yang lebih baik, konsumsi daya lebih hemat dan durasi pemakaian baterai akan 20% lebih lama daripada layar konvensional. Nikmati menonton film dan memutar musik lebih lama, dan merekam video terus-menerus tanpa harus berhenti dan mengisi daya.

AMOLED

AMOLED merupakan kependekan dari Active Matrix Organic Light Emitting Diode. AMOLED ini merupakan teknologi layar OLED (Organic Light Emitting Diode). OLED ialah perangkat padat yang terdiri dari film-film tipis. Film-film tersebut mengandung molekul organik yang dapat menghasilkan cahaya apabila dialiri listrik. OLED ini digunakan sebagai layar dalam suatu perangkat dengan tingkat ketajaman yang lebih tinggi serta konsumsi daya yang relatif rendah. AMOLED ini dikeluarkan oleh Samsung, salah satu perusahaan teknologi yang bermarkas di Korea Selatan (Seoul). Sebagai salah satu perusahaan teknologi yang terbesar di dunia, Samsung kembali meluncurkan inovasi yaitu layar sentuh berbasis teknologi AMOLED yang menjadi layar sentuh AMOLED pertama. AMOLED merupakan bentuk perkembangan dari teknologi layar sebelumnya, yang dikenal dengan nama Thin Film Transistor (TFT). Teknologi ini merupakan hasil perpaduan antara teknologi OLED dan active matrix TFT LCD konvensional. AMOLED merupakan bentuk pengembangan dari layar OLED pasif biasa, yang dapat mengubah setiap piksel dengan efisien dan secara langsung. Teknologi AMOLED tersebut memiliki fungsi sentuh (touchscreen) secara langsung, bukan melalui lapisan kedua di atas layarnya. Metode baru tersebut dilakukan melalui penambahan sensor pada sel organik dari LED. Sentuh antar muka ini mampu menambah ketebalan layar mencapai seperseribu millimeter, sehingga tidak akan mengurangi ketajaman atau meredupkan gambar, sebagaimana apabila dipasang dalam dua panel.

Kelebihan
Layar AMOLED ini memiliki tingkat kecerahan (brightness) tinggi dalam tampilannya. Teknologi AMOLED mengemas fitur penyetelan RGB, yang dapat membuat warna foto ataupun video lebih stabil, sehingga tampilannya lebih cerah dan tajam. Teknologi ini memiliki tingkat konsumsi energi yang rendah atau hemat daya, sehingga konsumsi listriknya minimal serta baterai dapat bertahan dalam waktu yang lama. Teknologi ini mampu menghemat daya 40 persen lebih dibanding yang lainnya. Tingkat ketipisan dari layar ini mencapai 0,001 mm. Selain itu layar ini bahkan diklaim mampu menghasilkan tingkat kehitaman yang lebih dibandingkan yang lain, walaupun dilihat dari bawah terik matahari secara langsung, tampilan layar masih tampak terang dan jelas, serta warnanya pun tetap cerah. Layar AMOLED ini juga tidak membutuhkan cahaya latar yang memiliki kemampuan untuk mengatur seberapa besar piksel, dengan konsumsi daya yang lebih rendah, walaupun dalam ukuran yang besar. Selain itu, layar ini juga memiliki rasio kontras lebih dalam daripada kebanyakan LCD lainnya. Keunikan lain dari layar bentuk AMOLED adalah layar ini mampu menyesuaikan tingkat kecerahan pada layar secara otomatis. AMOLED ini membuat waktu respons lebih cepat ketika ponsel berubah posisi on dan off. Ketipisan dan kefleksibelan dari bahan yang digunakan dalam layar ini membuat pabrik-pabrik teknologi dapat membuat layar dalam ukuran yang bervariasi, dari ukuran raksasa sampai yang kecil sekalipun. Misalnya, layar TV Plasma yang ukurannya mencapai 150 inchi sampai ukuran yang paling kecil pada handphone. Selain itu satu kelebihan lain dari teknologi ini jika dibandingkan dengan teknologi LCD adalah kalau pada teknologi AMOLED ini, untuk dapat dilihat oleh mata manusia tidak memerlukan sinar backlight tambahan lagi.

Kelemahan

Namun ada beberapa kelemahan dari layar ini, yaitu pembuatan layar ini masih tergolong cukup rumit. Selain itu karena teknologi ini masih baru, maka harga perangkat yang menggunakan teknologi ini juga relatif mahal. Meskipun layar AMOLED ini menawarkan berbagai kecanggihan yang menggiurkan, namun bukanlah hal yang mudah bagi para vendor untuk mengadopsi AMOLED ini, karena AMOLED tersebut mempunyai komponen harga lebih mahal daripada komponen pada layar sebelumnya. Hal tersebut, tentunya membuat para vendor untuk berpikir ulang. Itulah alasannya mengapa beberapa teknologi, seperti smartphone yang berbentuk tablet relatif jarang dibekali layar AMOLED dan masih bertahan dengan layar TFT, tujuannya adalah untuk menekan harga jual untuk konsumen. Namun, beberapa vendor yang mampu memproduksi teknologi layar AMOLED sendiri lebih mudah mengaplikasikan layar ini, seperti Samsung dan LG.

Bagian-Bagian

Dalam AMOLED ini terdiri dari empat lapisan yang terdiri dari anode layer (lapisan kutub positif), middle organic layer (lapisan organik tengah), cathode layer (lapisan kutub negatif) serta lapisan bawah yang berisi untaian (circuitry). Berikut penjelasan dari beberapa lapisan tersebut 

• • "Lapisan anode : lapisan ini berfungsi menciptakan lubang elektron untuk membuang elektron pada saat dialiri listrik.  

  • "Lapisan organik tengah :lapisan ini terbuat dari polymer atau molekul organik. Pada OLED yang didesain dua lapisan ini memiliki dua bagian, yaitu lapisan penyalur dan lapisan pemancar. Lapisan penyalur ini terbuat dari polyaniline, molekul plastik organik yang berfungsi mengirimkan lubang elektron yang berasal dari lapisan anode. Sedangkan lapisan pemancar berfungsi mengirimkan elektron dari lapisan katode. Pada lapisan inilah cahaya pada layar OLED dihasilkan atau bersumber. Lapisan pemancar terbuat dari polyfluorence yang merupakan molekul plastik organik jenis lain." 

  • "Lapisan katode : lapisan ini dapat bersifat tidak transparan atau bersifat transparan tergantung dari jenis OLED. Lapisan ini berfungsi untuk menyuntikkan elektron apabila dialiri listrik." 

  •  "Lapisan bawah : lapisan bawah ini juga disebut lapisan substrate. Lapisan ini berfungsi sebagai alas bagi layar OLED. Bahan dari lapisan ini ialah plastik, kertas foil, gelas."

• Cara Kerja

  Layar AMOLED ini terdiri dari piksel OLED (organic light emitting diode) yang disatukan ke transistor film yang kecil (Thin Film Transistor) agar dapat membentuk matriks piksel yang dapat menyinari saat aktivasi elektrik, sehingga dapat mengontrol aliran piksel yang ditampilkan ataupun memberikan sinyal pada setiap piksel guna menentukan seberapa cerah harus memendar. Pada umumnya, aliran piksel ini dikendalikan oleh paling sedikit dua TFT pada setiap pikselnya. Satu TFT untuk memulai pengisian pada kapasitor serta menghentikan pengisiannya. Sedangkan yang satunya lagi berfungsi mensuplai sumber tegangan pada tingkat yang dibutuhkan agar dapat menghasilkan aliran yang tetap atau konstan. Adapun teknisnya adalah, susunan TFT membentuk matriks yang berasal dari elemen lapisan anode, kemudian terjadi aliran arus listrik antara kedua film molekul organik. Lalu, masing-masing piksel diaktifkan secara langsung. Susunan TFT membentuk piksel mana yang dapat menghasilkan gambar. Produksi gambar dilakukan dengan sangat cepat dan terlihat lebih alami. AMOLED ini cukup ideal untuk menampilkan video.

  Bentuk Aplikasi

  Layar AMOLED dapat diaplikasikan pada beberapa perangkat, diantaranya adalah display monitor pada PC, layar TV, maupun display pada perangkat yang bersifat portable seperti ; ponsel, smartphone, PDA, dan lainnya. Perusahaan Samsung mengklaim bahwa impression yang dikeluarkan pada tahun 2009 adalah ponsel pertama yang menggunakan layar AMOLED. Sebelumnya, plastic electronics sebuah perusahaan yang bergerak di bidang pengembangan teknologi mengatakan bahwa perangkat pertama yang sudah menggunakan teknologi AMOLED ini ialah Samsung IceTouch, MP3 player. Perangkat ini bersifat portable all in one, yang dapat memainkan DVD, music, maupun stasiun radio. Harga dari MP3 ini dipekirakan 328 dolar Amerika. Kemudian disusul dengan keluarnya ponsel Samsung lain yang juga menggunakan layar AMOLED ini. Ponsel tersebut adalah Samsung Jet dan Samsung Ultra Touch. Kedua ponsel tersebut diperkenalkan pada pertengahan tahun 2009. Disusul kemudian Samsung W880 yang dikeluarkan pada bulan September 2010. Teknologi AMOLED yang diterapkan pada ponsel Samsung juga dilakukan secara bersamaan dengan penggunaan AMOLED pada display layar LCD dari Samsung. Teknologi AMOLED ini akan dikembangkan melalui beberapa tahap. Setelah sukses dalam meluncurkan layar AMOLED pada beberapa produk ponsel canggihnya, kini SMD (Samsung Mobile Display) kemudian membuat terobosan baru dengan mengembangkan teknologi layar AMOLED yang anti pecah. Lalu untuk merealisasikan ide tersebut, Samsung melapisi panel AMOLED menggunakan plastik serta film transistor yang berukuran tipis atau dikenal dengan metode enkapsulasi plastik. Kemudian pelindung vinyil diganti dengan film polymide. Layar AMOLED jenis baru tersebut memiliki tingkat ketahanan yang tinggi terhadap benturan bahkan dipukul dengan palu sekalipun atau jika ditekuk dan digulung. Hal tersebut tidak mengubah atau mengurangi kualitas gambar (distorsi gambar). Selain itu, Samsung juga mengembangkan modifikasi lain dari teknologi layar AMOLED ini. Modifikasi tersebut misalnya adalah layar AMOLED transparan dan layar AMOLED fleksibel. Layar AMOLED fleksibel tersebut berukuran sangat tipis, namun kelebihannya adalah kemampuannya dalam menghadirkan tampilan gambar yang kaya warna dan cerah.

  Referensi

  John, FRS. 2005. Introduction to Communication Technology, Washington : A CRC Company, ISBN 100-676-243-6
  Heath, Steve. (1995).Multimedia & Communicatons Technology New York: The Free Press, ISBN 537-289-634-2
  Rogers, Everett M. (1986). Communication Technology: The New Media in Society, New York: The Free Press, ISBN 624-361-006-7
  
  

  Pranala Luar

  • http://www.bhinneka.com/bpost_detail/layar_amoled_siap_banjiri_pasar.aspx
  • http://www.tabloidpulsa.co.id/news/48-news/380-teknologi-layar-amoled
  • http://www.kuliselular.com/2010/10/layar-amoled-lebih-mahal_22.html
  • http://www.beritateknologi.com/layar-amoled-4-5-inci-fleksibel-dipamerkan-oleh-samsung-mobile-display/
  • http://id.wikipedia.org/wiki/AMOLED