Pengukuran suhu junction LED.

LED merupakan sebuah perangkat semikonduktor yang dapat menghasilkan cahaya. Bagaimana LED dapat menghasikan cahaya?

Prinsip dasarnya adalah bahwa LED terdiri dari tipe n dan tipe p semikonduktor yang terhubungkan dengan sebuah junction (sambungan). Tipe p semikonduktor memiliki hole sebagai pembawa muatan, sedangkan tipe n memiliki electron sebagai pemebawa muatan. Pada saat tegangan diberikan pada LED (gambar. 1), hole yang ada pada semikonduktor tipe p akan terdorong ke arah semikonduktor tipe n dan begitu pula dengan electron yang ada pada semikonduktor tipe n terdorong ke arah semikonduktor tipe p. Akibat dari hal tersebut hole dan electron bertemu. Pada saat itulah LED melepaskan energy yang salah satunya energy cahaya.

LED memiliki bandgap energy antara pita konduksi dan pita valensi. Bandgap energy inilah yang menentukan besarnya energy yang dikeluarkan oleh LED.

Gambar.1

LED memiliki banyak keunggulan jika dibandingkan dengan sumber cahaya lain seperti incandescent dan fluorescent. Keunggulan-keunggulan tersebut antara lain, efisiensi yang tinggi, umur yang panjang, dan kehandalan yang tinggi. Namun LED memiliki kekurangan bahwa kinerjanya sangat terpengaruh pada suhu junctionnya. Oleh karena suhu junction pada LED merupakan hal yang perlu dipertimbangkan.

Suhu junction sangat sulit dilakukan secara langsung dengan menggunakan thermocouple atau sensor suhu lainnya, Oleh karena itu dibutuhkan metode untuk menentukan suhu pada suatu LED. Dengan adanya beberapa karakteristik LED maka pengkuran suhu junction dapat dilakukan. Suhu junction mempengaruhi tegangan maju dan bandgap energy. Kedua karakterisitik inilah yang digunakan untuk dijadikan metode pengukuran suhu junction.

Sebenarnya kedua metode ini hampir sama, yang membedakan hanyalah parameter yang diukur sesuai dengan namanya. Terdapat dua tahap dalam pengukuran suhu junction, yaitu kalibrasi dan pengukuran sebenarnya. Pada tahap kalibrasi, LED dipanaskan sehingga mencapai suhu tertentu (diketahui), kemudian arus dalam bentuk pulsa diberikan pada LED yang selanjutnya tegangan pada LED diukur. Arus yang diberikan pada LED haruslah memiliki duty cycle yang sangat kecil (0.1%) sehingga disipasi panas dari LED itu sendiri dapat diabaikan dan diasumsikan suhu junction sama dengan suhu yang ditentukan sebelumnya. Pengukuran dilakukan lagi dengan suhu berbeda. Dengan cara seperti ini maka akan terlihat bahwa tegangan maju LED akan menurun seiring dengan naiknya suhu. Dari data-data yang diperoleh maka grafik hubungan antara suhu dan tegangan maju dapat digambarkan.

Begitu pula pada metode lainnya yang disebut dengan metode pergeseran panjang gelombang. Prinsip dasar dari metode ini adalah perubahan bandgap energy karena perubahan suhu. Bandgap energy akan mempengaruhi panjang gelombang yang dikeluarkan oleh LED. Metode ini hampir sama dengan metode tegangan maju, namun dalam hal ini perbubahan panjang gelombang diukur seiring dengan dinaikannya suhu. Dengan metode ini akan terlihat bahwa panjang gelombang yang dikeluarkan oleh LED akan naik seiring dengan naiknya suhu. Dari data-data yang diperoleh maka grafik hubungan antara suhu dan panjang gelombang dapat digambarkan. Data-data inilah yang dijadikan acuan atau referensi pada pengukuran sebenarnya. 

Pada pengukuran sebenarnya, LED diletakkan pada temperature ruang. Kemudian LED diberikan arus konstan dengan besar yang sama dengan tahap kalibrasi. Untuk menentukan suhu junction, dapat dilihat data-data pada tahap kalibrasi.


(Tri Ayodha Ajiwiguna)