tugas sumber cahaya

8/18/2019 tugas sumber cahaya

1/8

1. Gambarkan prinsip kerja sumber cahaya (minimal 1) !

Jawaban :

1. LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponenelektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan

maju. LED merupakan keluarga dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna cahaya yang dihasilkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang

dipergunakannya (Lihat tabel 1). LED mempunyai karakteristik fisik seperti memiliki dua

buah kaki, seperti pada dioda yaitu kaki anoda dan kaki katoda, dimana kaki anodamemiliki ciri fisik lebih panjang dari kaki katoda pada saat masih baru, kemudian kaki

katoda pada LED (Light Emitting Dioda) ditandai dengan bagian body LED yang di papas

rata. Kaki anoda dan kaki katoda pada LED (Light Emitting Dioda) disimbolkan seperti

pada gambar 1.

LED memiliki sistem cara kerja yang hampir sama dengan dioda Sebuah diode

terdiri atas potongan semikonduktor tipe-N yang disambung dengan semikonduktor tipe-Pdengan elektrode pada ujung-ujungnya. Struktur ini akan memungkinkan arus hanya dapat

mengalir dalam satu arah saja. Jika tidak terdapat beda potensial pada kedua elektrode ini,

elektron-elektron yang berlebihan pada bagian tipe-N akan mengisi hole yang melimpah

pada bagian tipe-P di daerah persambungan kedua tipe ini. Akibatnya adalah terbentuk

daerah pengosongan (daerah deplesi). Disebut daerah pengosongan karena pada daerah ini

tidak terdapat muatan pembawa yang bebas yaitu elektron dan hole. Karena ketiadaan

pembawa muatan bebas ini, maka tidak ada arus yang dapat mengalir melintasi daerah

ini. Agar terjadi penghantaran arus, maka kita harus memaksa elektron dari daerah tipe-N

melintasi daerah deplesi ini menyeberang ke arah tipe-P dan sebaliknya memaksa hole dari

daerah tipe-P melintasi daerah deplesi menyeberang ke arah tipe-N. Hal ini bisa dilakukan

dengan menghubungkan kedua ujung diode dengan sebuah beda potensial. Saat Elektron

berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik

(satu warna).

Kemudian proses untuk menghasilkan cahaya terjadi seperti berikut Elektron dalam

atom dapat berpindah dari satu orbit ke orbit yang lain. Jika elektron akan berpindah ke

tingkat orbit yang memiliki energi yang lebih tinggi, maka elektron harus dipasok dengan

sejumlah energi tertentu sehingga energi yang dimilikinya sama dengan energi orbit baru

yang akan ditempatinya. Sebaliknya, jika elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih

rendah, maka elektron akan melepaskan sebagian energinya menyesuaikan dengan energiorbit yang ditujunya. Energi ini dilepaskan dalam bentuk foton. Dalam sebuah diode,

elektron bebas yang bergerak melintasi persambungan diode dapat jatuh ke dalam lubang

kosong yang banyak terdapat pada daerah tipe-P. Peristiwa jatuhnya elektron ke dalam

lubang ini setara dengan elektron yang berpindah dari pita konduksi ke orbit yang lebih

rendah sehingga dalam proses ini elektron akan melepaskan energi dalam bentuk foton.

VIQI BHAGASKARA KRESN

2413100002

TUGAS SIFON 2


2/8

Peristiwa seperti ini terjadi pada semua jenis diode. Namun demikian, energi dalam bentuk

cahaya tampak hanya akan terlihat pada jenis diode LED.

Fungsi lampu LED sebagai sumber cahaya sudah banyak digunakan atau

diaplikasikan pada gadget seperti ponsel atau komputer. saat ini dengan perkembangan

zaman lampu LED sudah diaplikasikan pada kendaraan, lampu emergency dan sebagainya.Lampu LED sekarang sudah banyak digunakan untuk:

penerangan untuk jalan

lampu lalu lintas

interior/eksterior gedung

Pemancar Inframerah pada Remote Control (TV,AC)

Backlight TV

Bahkan lampu LED dipergunakan untuk alternatif penerangan nelayan, terutama

nelayan di bagang, nelayan bagang pada umumnya memanfaatkan media penerangan untuk

mendapatkan ikan pada bagang, pada umumnya pencahayaan tersebut bersumber pada

jenis lampu petromak, namun saat ini para nelayan tersebut mengalami kesulitan untuk

mendapatkan minyak tanah sebagai bahan bakar penerangan lampu petromak, selain

mengalami kesulitan harganya pun semakin mahal, berhubung subsidi terhadap minyak

tanah sudah dicabut, sudah jelas akibat dari permasalahan ini nelayan akan menghadapi

kendala cukup fatal dan berdampak pada hasil tangkapan.

Gambar 1. LED


3/8

Tabel 1. Bahan semikonduktor untuk LED

2.

LASER

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Adalah suatu alat

yang dapat menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu melalui suatu

mekanisme emisi spontan. Secara umum suatu divais laser terdiri dari media penguat berkascahaya (gain medium), sumber energi pemompa ( pumping source), dan resonator optik

(optical resonator ).

LASER dihasilkan dari proses relaksasi elektron. Saat proses ini maka sejumlah foton

akan di lepaskan secara teratur. Proses yang terjadi adalah media penguat menyerap energiyang dipompakan dan mengakibatkan elektron pada keadaan ground state (pada pita valensi)

mendapat energi kemudian statusnya naik menuju pita konduksi ( keadaan eksitasi), kemudian

elektron tersebut kembali ke keadaan awal (ground state) diikuti dengan beberapa foton yangterlepas Kejadian tersebut dinamakan spontaneous emission, Foton yang dilepaskan oleh atommemiliki panjang gelombang tertentu yang bergantung pada perbedaan energi antara keadaan

eksitasinya dengan keadaan energi dasarnya. Jika foton ini (yang memiliki sebuah energi dan

fase tertentu) bertemu dengan atom-atom lain yang memiliki sebuah elektron dengan keadaaneksitasi yang sama, maka emisi terstimulasi dapat terjadi (Kejadian tersebut dinamakan

stimulated emission of radiation). Foton yang pertama dapat menstimulasi atau memberikan

emisi atomik sehingga foton yang terpancar berikutnya (dari atom yang kedua) bergetar

dengan frekuensi yang sama dan dengan arah yang sama dengan foton yang datang.


4/8

Kemudian agar energi yang dibawa cukup besar maka dibutuhkan sebuah resonator.

Resonator ini dapat berupa lensa atau cermin yang saling berhadapan, dimana salah satu

cermin adalah cermin setengah perak, sehingga dapat berfungsi sebagai jalur keluar berkaslaser. Ketika bertemu resonator maka foton-foton tersebut akan saling memantul terhadap

dinding resonator sehingga cukup kuat untuk meninggalkan resonator tersebut. Foton yangmemantul tersebut melewati media penguat sehingga foton akan mengalami penguatan daya.

Dengan demikian foton akan banyak menstimulasi elektron-elektron lainnya untuk melakukan perpindahan energi ke tingkat yang lebih rendah dan dapat menyebabkan pemancaran lebih

banyak foton yang memiliki panjang gelombang dan fase yang sama.Setelah mengalami

penguatan daya, cahaya dapat keluar melewati cermin yang bersifat agak transparan sebagai berkas laser. Proses memasukkan energi sebagai syarat untuk terjadinya penguatan daya

dinamakan dengan pumping (memompa). Energi yang dipompakan dapat berupa arus listrik

atau berkas cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda. laser cukup kuat digunakan

sebagai alat pemotong misalnya adalah laser CO2.

Gambar 2. Cara kerja laser

LASER memiliki karakteristik koheren yaitu1. Koherensi merupakan karakter yang sangat menarik dari sinar laser. Karakter ini

menyatakan bahwa semua foton teremisi dari sebuah laser memiliki fase yang sama

; sebagai gelombang dimana memiliki puncak dan lembah diwaktu yang sama. Sifatkoherensi laser ini merupakan salah satu sifat yang sangat menarik dalam aplikasi

komunikasi, tetapi sifat ini hanya menjadi kepentingan sekunder dalam

menghasilkan efek laser.

2. MonokromatikMonokromatik adalah kemampuan laser untuk menghasilkan sinar yang memiliki

panjang gelombang yang sama.

3. KeterarahanDivergensi laser diukur dalam satuan mili radian. Ukuran ini sangat kecil dan

merupakan hasil dari persyaratan bahwa cahaya harus membuat banyak pantulan

pada laser resonator sebelum cahaya tersebut melalui cermin yang sebagian

ditransmisikan. Hanya sinar yang berada pada garis tengah resonator yang dapatmembuat sejumlah putaran yang diperlukan untuk menghasilkan sinar yang searah

dengan sudut penyimpangan yang kecil, Keterarahan dari radiasi merupakan faktor

penting pada kemampuan laser dalam memancarkan radiasi yang tinggi ke target

untuk memproduksi efek yang khas. Keterarahan merupakan konsekuensi langsungditempatkannya bahan aktif dalam rongga resonansi. Hanya gelombang yang


5/8

merambat dalam arah yang tegak lurus terhadap cermin-cermin yang dapatdipertahankan dalam rongga

LASER berfungsi sebagai sumber cahaya dapat dimanfaatkan dalam banyak hal, manfaat sinarlaser dalam teknologi modern:

1.

bidang fotografi, dimana laser mampu menghasilkan bayangan tiga dimensi dari sebuah benda. Penggunaan laser untuk kebutuhan ini sebagai proses holografi. Kekuatan laser

holografi hanya 1 W. Selain itu sinar laser juga bisa dimanfaatkan untuk berkreasi dengansettingan low Shutter Speed, biasa disebut light painting.

2. Bidang Kesehatan.

Dengan memanfaatkan laser CO2 dengan kekuatan 30-100 W, proses ini dianggap mampumelakukan operasi lebih cepat, perdarahan minim atau bahkan tidak ada, ditambah proses

penyembuhan cepat, rasa sakit setelah operasi serta hasil yang estetik lebih baik. Para ahli

medis biasa melakukan Khitan laser dengan waktu hanya 10-15 menit. Selain itu, laser

CO2 dengan 30-100 W memang sering dimanfaatkan untuk proses pembedahan tubuhdalam bidang kedokteran.Bukan hanya untuk Khitanan dan pembedahan tubuh, sinar laser

juga sering digunakan guna mendiagnosis penyakit, pengobatan penyakit, maupun perbaikan suatu cacat pada tubuh manusia.

3. Pada bidang industri, baik ringan atau berat sinar laser bisa bermanfaat guna proses pengelasan bahan keras, pemotongan lempeng baja, bahkan untuk pengeboran.

Penggunaan laser untuk pemotongan besi dan baja dianggap lebih cepat, lebih bersih dan

efisien dibandingkan dengan alat potong konvensional. Laser untuk kebutuhan inimenggunakan CO2 dengan kekuatan 100-3000 W. Sedangkan untuk pengeboran

pemanfaatannya adalah pada berkas sinar laser yang mampu menempuh jarak yang jauh,

namun tetap stabil dan tidak menyebar seperti lampu biasa. Sangat bermanfaat untuk

ketepatan pengeboran jarak jauh.4. Pada bidang elektronika, dikenal luas laser solid-state yang memiliki ukuran sangat kecil

dan sering digunakan dalam sistem audio compact-disk dan video compact-disk. Namun,

dengan penggunaan laser teknologi terbaru sudah berkembang dan dimanfaatkan untuk penyaluran sinyal dengan modulasi cahaya tampak serta penyimpan memori optik (optical

memory storage) di dalam perangkat komputer. Untuk perangkat CD-ROM memanfaatkan

laser berkekuatan 5 mW, untuk DVD Player Atau Perangkat DVD-ROM dengan 5-10 mW,

untuk kecepatan tinggi dalam pembakaran citra CD-RW dengan 100 mW, dan untuk pembakaran DVD-R 16x menggunakan kekuatan mencapai 250 mW.

5. Pada bidang telekomunikasi, laser memiliki manfaat guna memperkuat cahaya, sehingga

mampu menyalurkan suara maupun sinyal gambar dari perangkat satu ke perangkat yanglain. Memanfaatkan serat optik, pengiriman sinar laser yang membawa sinyal komunikasi

akhirnya menjadi semakin mudah tanpa harus kehilangan energi banyak.

6. Pada bidang militer, laser berkekuatan besar dewasa ini dimanfaatkan untuk senjata

pertahanan terutama dari ancaman rudal balistik. Meski demikian ada banyak pemanfaatanlaser untuk bidang militer, salah satunya adalah pemasanga pada senapan untuk fokus

bidikan.


6/8

3. Lampu Pijar (Incandescent Lamp)

Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus

listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Lampu pijarmemiliki karakteristik seperti merupakan lampu yang tidak hemat energi karena

merupakan jenis beban linier dalam artian setiap kenaikan suplai tegangan yang diberikan

juga akan diikuti dengan kenaikan arus listriknyaLampu ini memiliki efisiensi yang kurang bagus, hal ini dikarenakan energi listrik yang digunakan tidak sebanding dengan cahaya

yang dihasilkan oleh lampu. Energi listrik sebagian besar terbuang menjadi panas oleh

lampu. Dari segi cahaya, lampu ini memancarkan cahaya monokromatik yang berupa

cahaya kuning. Cahaya ini merupakan cahaya yang tidak dapat diuraikan menjadi banyak

warna sehingga kita tidak dapat melihat sesuatu dengan warna yang sebenarnya. Berbedadengan lampu hemat energi yang memancarkan cahaya putih yang merupakan cahaya

polikromatik. Cahaya ini dapat diuraikan menjadi banyak warna sehingga kita dapatmelihat sesuatu sesuai dengan warna yang sebenarnya .Lampu pijar atau bohlam hanya

terdiri dari beberapa bagian yang sederhana dan beberapa komponen-komponen bantu

seperti yang terlihat pada gambar dibawah.


7/8

1. Bola Lampu (Kaca)

2. Ruang Udara (Gas)

3. Filamen Wolfram

4.

Kawat Penghantar terhubung ke kontak kaki5. Kawat Penghantar terhubung ke ulir

6. Kawat Penyangga Bantu

7. Kaca Penyangga Bantu

8. Kontak Listrik berupa Ulir

9. Kontak Listrik di kaki lampu

10. Isolator (Kaca)

Lampu pijar bekerja berdasarkan prinsip pemanasan dan pembakaran suatu elemen penghantar yang berupa filamen yang disebabkan oleh arus listrik yang mengalir pada

filamen tersebut. Filamen yang digunakan pada umumnya berupa filamen wolfram yang pada dasarnya juga adalah sebuah resistor. Ujung filamen ini dihubungkan dengan kawat penghantar yang terhubung ke kontak ulir dan ujung yang lainnya dihubungkan dengan

kawat penghantar yang terhubung ke kontak kaki. Ketika dihubungkan dengan sumber

tegangan, maka akan timbul arus listrik. Arus listrik yang mengalir pada filamen ini

menyebabkan filamen menjadi sangat panas (28000 K – 32000 K) dan kemudian terbakarhingga kemudian menghasilkan cahaya. Proses terbakarnya filamen wolfram sebenarnya

tidak bisa berlangsung lama. Oleh karena itu lampu ini dibuatkan bola lampu yang terbuat


8/8

dari kaca yang kemudian diisi dengan gas agar proses pembakaran filamen tetap stabil dantidak mengalami pengaruh dari luar (oksidasi). Gas yang digunakan pada umumnya adalah

gas mulia yang dapat berupa Argon, Xenon dan gas lainnya seperti Neon, Nitrogen yang

dikenal stabil.Lampu pijar merupakan jenis lampu yang mudah putus Karena temperatur kerja

filamen lampu pijar yang sangat tinggi, lambat laun akan terjadi penguapan pada filamen.Variasi pada resistansi sepanjang filamen akan menciptakan titik-titik panas pada posisi

dengan nilai resistansi tertinggi.. Pada titik-titik panas tersebut filamen wolfram akanmenguap lebih cepat yang mengakibatkan ketebalan filamen akan semakin tidak merata

dan nilai resistansi akan meningkat secara lokal; ini akan menyebabkan filamen pada titik

tersebut meleleh atau menjadi lemah lalu putus.Variasi diameter sebesar 1% akanmenyebabkan penurunan umur lampu pijar hingga 25%.Selain menyebabkan putusnya

lampu, penguapan filamen wolfram juga menyebabkan penghitaman lampu. Elemen

wolfram yang menguap pada lampu pijar akan mengendap pada dinding kaca bola lampu

dan membentuk efek hitam.Lampu pijar mempunyai fungsi sebagai sumber cahaya digunakan berdasarkan

kelebihan-kelebihan yang dimiliki,diantaranya :i. Untuk penerangan yang membutuhkan pengontrolan cahaya (dimmer) dan ON/OFF

secara langsung, contoh tempat penggunaannya:· Panggung / show

· Bioskop

· Studio· Kamar tidur, dll

ii. Untuk penerangan yang membutuhkan variasi armatur dan warna sehingga

memberi suasana lebih menarik dan indah, misalnya di :

· Ruang pertemuan / tamu· Dekorasi

· Reklame· Pameran, dlliii. Untuk penerangan di ruangan, misalnya :

· Toilet

· Gudang kecil, dll

Gambar 3. Lampu Pijar
http://id.wikipedia.org/wiki/Resistansihttp://id.wikipedia.org/wiki/Resistansi

tugas sumber cahaya

Documents

Transcript of tugas sumber cahaya