Pada laporan ini akan menyajikan bagaimana efisien sebuah power supply untuk LED. Dengan menggunakan rangkaian buck converter diharapkan dapat memberikan tegangan dan arus pada beban akan menjadi stabil, keuntungan dari penggunaan power supply diharapkan dapat memberikan efisiensi yang cukup tinggi. Dengan simulasi menggunakan Multisim kita dapat menghitung besar efisiensi dari rangkaian power supply ini. Dan disini didapatkan efisiensi sekitar ... %.
Pendahuluan Sumber energi sekarang sudah semakin tipis dan perlu adanya penghematan penggunaan listrik. Untuk itu perlu adanya pengembangan teknologi untuk LED’s yang mampu menghemat energi dibandinkan dengan lampu pijar atau lampu TL. Riset tentang penggunaan lampu LED’s selalu dikembangkan karena LED’s sangatlah cocok untuk lampu penerangan yang hemat energi, serta lampu LED’s mempunyai umur yang panjang, intensitas yang tinggi serta tidak panas. Dengan menggunakan simulasi dengan Multisim diharapkan dapat untuk menghitung efiensi dari rangkaian power supply untuk LED. Mengapa Lampu LED sekarang ini banyak digunakan sebagai lampu penerangan, Traffic light dan lampu hias. Karena LED mempunyai beberapa keuntungan diantaranya : Hemat energi karena pemakaian daya yang rendah Mempunyai umur pemakaian yg relatip panjang Intensitas cahayanya besar Tidak panas Mudah didisain dalam panel Mempunyai ukuran dimensi yang paling kecil Tahan jatuh dan tahan getaran Tidak ada radiasi UV atau radiasi IR Cahaya lurus (spot light) Banyak warna Tidak banyak memerlukan perawatan Distribusi sinar lebih merata Mampu menggunakan back-up baterai dan mampu menyimpan daya dari solar cell Beberapa klasifikasi dari power supplai berdasarkan topologi rangkaian : Buck converter (single inductor; teganga output < tegangan input) Boost converter (single inductor; tegangan output > tegangan input) buck-boost converter (single inductor; tegangan output dapat menjadi lebih besar atau keci dari tegangan input) 1. Timer (IC NE 555) Timer 555 merupakan sebuah IC timer yang bekerja berdasar rangkaian RC dan komparator yang dirangkai dengan komponen digital (R-Sflip-flop). 555 yang pertama diproduksi oleh Signetics yaitu tipe SE-555 yang bekerja pada -55°C s.d. 125°C dan NE-555 yang bekerja pada 0°C -70°C. Kemudian 555 diproduksi dengan desain yang berbeda meliputi LM555, 556(versi dual), dan LMC-555(versi CMOS).
Timer 555 beroperasi pada power supply DC +5v s.d. +18V dengan stabilitas temperatur 50ppm/°C(0,005%/°C). Output 555 dapat berupa arus sink/source hingga 200mA. IC 555 kompatibel dengan komponen-komponen TTL, CMOS, op-amp, transistor dan jenis IC linear lain. Keluaran gelombang kotak yang dihasilkan dapat memiliki variasi duty cycle mulai dari 50 – 99.9% dan frekuensi kurang dari 0,1Hz sampai dengan lebih dari 100KHz.. Operasi monostabil (gambar 2) membutuhkan masukan pulsa trigger pada pin2 dari IC 555. Masukan trigger berupa drop level tegangan lebih dari +2/3 Vcc menuju tegangan kurang dari + Vcc/3
Gambar Konfigurasi Pin Timer (IC NE 555) Fungsi Pin Pada Timer ( IC NE 555 ) 1. Ground (pin1) Pin ini merupakan titik referensi untuk seluruh sinyal dan tegangan pada rangkaian 555, baik rangkaian intenal maupun rangkaian eksternalnya. 2. Trigger (pin2) Masukan trigger biasanya dijaga pada tegangan lebih dari 1/3Vcc agar output pin3 dari IC 555 low. Jika masukan trigger menjadi low (<1/3Vcc) mengakibatkan output pin3 menjadi “high”. Output pin 3 akan bertahan “high” selama masukan triggernya “low”, tetapi tidak serta merta menjadi “low” ketika pin 2 kembali “high” 3. Output (pin3) Output pada 555 dapat mengalir arus baik sinking(masuk) maupun sourcing (keluar) hingga 200mA. Tidak seperti IC lain yang biasanya hanya dapat mengalirkan arus source (keluar) yang sangat kecil. Berikut menjelaskan arus sinking maupun source. a) Arus masuk (sinking current) Sebuah beban luar (Rl) dihubungkan antara output 555 dan Vcc. Maka, arus hanya akan mengalir melalui beban tersebut jika output 555 dalam keadaan “low”. Pada saat tersebut Rl dgroundkan melalui pin1 sehingga mengalir arus Rs1 dari pin3 ke pin1(ground). b) Arus keluar (source current) RL dihubungkan antara pin3 dan ground, maka ketika output pin3 “high” maka Rl terhubung dengan Vcc melalui Rs2 dan pin8
4. Reset (pin4) Pin reset ini terhubung dengan input preset dari R-S flip-flop kontrol. Jika pin 4 diberi masukan low output dari 555 akan serta merta menjadi “low”. Biasanya, jika tidak digunakan pin4 dihubungkan ke Vcc untuk menjaga agar tidak terjadi keadaan “low“. 5. Control Voltage (pin5) Biasanya diberi 2/3Vcc (hasil dari pembagi tegangan). Dengan memberi sumber tegangan eksternal atau dengan menghubungkan sebuah resistor ke ground akan mengubah duty cycle outputnya. Jika pin5 tidak digunakan harus dihubungkan dengan decoupling kapasitor 0,01-0,1mikroFarad. 6. TreshHold (pin6) Pin ini terhubung pada input noninverting komparator1 untuk memonitor tegangan kapasitor pada rangkaian RC eksternal. Apabila tegangan pin6 <2/3Vcc, output komparator1 akan low, output flip-flop “low” (Q-), output pin3 “high”. Sebaliknya jika >2/3Vcc output komparator1 akan “high”, output Flip-flopnya “high”, dan pin3 “low” 7. Discharge (pin7) Pin ini terhubung ke kaki kolektor transistor NPN Q1 dan kaki emiter Q1 terhubung ke ground, basis Q1 terhubung dengan Qnot R-S flip-flop. Ketika output 555 “high” maka Qnot “low” menyebabkan resistansi CE sangat besar sehingga Q1 “off”. Ketika Qnot “High” CE resistensinya sangat kecil menyebabkan CE grounded sehingga Q1 “on”. Dengan kata lain, pin7 grounded (arus mengalir dari pin7 lewat CE ke pin1) 8. Vcc (pin 8) Vcc (sumber tegangan dc) dihubungkan antara pin8 dengan pin1 (ground). 2. LED (Light Emiting Diode) LED (Light Emiting Diode) adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. LED terdiri dari sebuah bahan semikonduktor yang diisi penuh. Dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa muatan elektron dan lubang elektron mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase yang berbeda, ketika elektron bertemu dengan lubang elektron, maka dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah dan melepaskan energi dalam bentuk proton.
Gambar Bentuk Fisik LED
3. BD139 Sebagai Transistor Saklar Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor. Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya. BD139 pada rangkaian berfungsi sebagai transistor saklar, jadi pada saat Basis transistor terena tegangan maka port collector dan emitter seperti terhubung singkat atau short circuit, yang artinya arus dan tegangan dari port collector bersambung ke port emitter transistor, sehingga tegangan dan arus yang dialirkan dari port collector bisa menerima ground yang ada di port Emitter transistor. Namun jika pada port basis tidak ada tegangan dan arus maka port emitter dan collector tidak terhubung dengan kata lain mengalami open circuit.
4. PWM NE555 PWM supply menggunakan IC NE555. IC NE555 diset sebagai astabil multivibrator dengan frekuensi kerja tetap (nilai RC tetap) dengan output diberikan ke rangkaian Led. Konsep dasar kontrol PWM menggunakan NE555 terletak pada penambahan 2 buah dioda yang mengendalikan proses charge dan discharge kapasitor C 0,1 uF. Posisi tuas potensiometer 100K yang terhubung dengan 2 buah dioda tersebut akan menetukan waktu charge atau discharge kapasitor C 0,1 uF.
Gambar Rangkaian PWM dengan IC NE 555 Berikut bentuk gelombang charge dan discharge terhadap output astabil multivibrator NE555 sebagai kontrol LED. Posisi Tuas Potensiometer Ditengah (Ton Duty Cycle 50%)
Dengan tuas potensiometer seperti diatas, bentuk pulsa output yang dihasilkan oleh astabil multivibrator berfariasi dengan ton duty cyle 50%, 90% dan 5% dimana semakin tingi ton duty cycle-nya maka daya yang di berikan rangkaian Led semakin besar dan kecerahan led akan semakin tinggi begitu pula sebaliknya semakin rendah ton duty cycle maka semakin rendah kecerahan LED.
