Fungsi dan Cara Kerja Dioda LED Infrared dalam Rangkaian Sensor

Dioda LED Infrared (IR) adalah komponen elektronika yang memancarkan cahaya inframerah ketika dialiri arus listrik. LED IR bekerja pada spektrum cahaya yang tidak terlihat oleh mata manusia. Komponen ini banyak digunakan dalam rangkaian sensor, komunikasi nirkabel, remote control, sistem keamanan dan berbagai aplikasi otomatisasi. LED Infrared adalah jenis dioda pemancar cahaya (Light Emitting Diode) yang menghasilkan radiasi inframerah dengan panjang gelombang antara 700 nm hingga 1 mm. Karena cahaya inframerah tidak terlihat oleh mata manusia, LED IR sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan transmisi sinyal tanpa gangguan visual.  

Karakteristik LED Infrared  

 

- Panjang Gelombang (Wavelength)

LED IR memancarkan cahaya yang tidak terlihat dengan panjang gelombang 850–940 nm, cocok untuk sistem komunikasi atau deteksi karena tidak tampak oleh mata manusia.

- Tegangan Operasi

LED IR umumnya bekerja pada tegangan 1,2–1,7 volt, tergantung bahan semikonduktor dan pabrikannya.

- Arus Maju (Forward Current)

Arus tipikal berkisar 20 mA hingga 50 mA, di mana arus yang lebih besar memberi cahaya IR lebih kuat, namun harus sesuai batas aman komponen.

- Sudut Pancaran (Viewing Angle)

Sudut ini menentukan arah dan sebaran cahaya IR. Semakin kecil sudut (misal 20°), semakin fokus dan jauh jangkauannya; sudut lebih besar menyebar lebih luas tapi pendek.

 

Fungsi LED Infrared dalam Rangkaian Sensor 

 

LED IR memiliki peran penting dalam berbagai rangkaian sensor, terutama yang berbasis deteksi cahaya atau proximity. Berikut ini beberapa fungsi utamanya:  

a. Sebagai Pemancar Sinyal Infrared

LED IR dalam sistem komunikasi seperti remote control berfungsi memancarkan sinyal digital yang dikirim ke penerima (seperti fotodioda atau receiver IR).  

b. Sebagai Sumber Cahaya pada Sensor Proximity

Sensor proximity (seperti pada smartphone) menggunakan LED IR untuk memantulkan cahaya ke objek dan mendeteksi jaraknya berdasarkan intensitas pantulan.  

c. Sebagai Komponen dalam Sensor Garis (Line Follower Robot)

Pada robot line follower, LED IR digunakan bersama fotodioda untuk mendeteksi perbedaan warna permukaan (hitam dan putih) berdasarkan pantulan cahaya IR.  

d. Sebagai Bagian dari Sistem Keamanan

Dalam sistem alarm atau penghalang infrared (IR barrier), LED IR memancarkan sinyal yang jika terputus (oleh objek yang melintas) akan memicu alarm.  

 

Cara Kerja LED Infrared dalam Rangkaian Sensor

 

Cara kerja dioda LED infrared dalam rangkaian sensor melibatkan interaksi antara pemancar (LED IR) dan penerima (seperti fotodioda, fototransistor, atau modul receiver IR). Berikut ini penjelasan detailnya:  

a. Rangkaian Dasar LED Infrared

LED IR membutuhkan resistor pembatas arus (current limiting resistor) untuk mencegah kerusakan akibat kelebihan arus. Contoh rangkaian sederhana:  

Perhitungan Resistor:  

R = (V_supply - V_led) / I_led  

Contoh:  

R = (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω (gunakan 220Ω standar)  

b. Mekanisme Deteksi pada Sensor Infrared 

- LED IR memancarkan cahaya inframerah ke arah objek atau permukaan.  

- Fotodioda atau fototransistor menerima pantulan cahaya (jika objek memantulkan IR).  

- Sinyal pantulan diubah menjadi tegangan yang dapat dibaca oleh mikrokontroler (seperti Arduino).  

- Mikrokontroler memproses sinyal untuk menentukan ada/tidaknya objek, jarak, atau intensitas pantulan.  

c. Contoh Aplikasi: Sensor Jarak Infrared

Pada sensor jarak seperti GP2Y0A21, LED IR memancarkan cahaya yang dipantulkan objek. Semakin dekat objek, semakin besar intensitas pantulan yang diterima sensor.  

d. Contoh Aplikasi: Remote Control

1. Transmitter (Pengirim)

- Remote control menggunakan LED IR untuk mengirim sinyal berupa pola kedipan cahaya (biasanya menggunakan protokol seperti NEC, RC-5, Sony, dll).

- Kedipan ini sangat cepat dan tidak terlihat oleh mata manusia, tetapi dapat dibaca oleh sensor penerima.

2. Receiver (Penerima)

- Komponen seperti TSOP382 berfungsi sebagai penerima sinyal IR.

- Receiver akan menangkap sinyal cahaya dari LED IR, menyaring noise dan mengubahnya menjadi sinyal digital.

- Mikrokontroler (seperti Arduino) akan membaca sinyal ini untuk menjalankan perintah, misalnya mengganti saluran atau menyalakan lampu.

 

Baca juga : Perbedaan Fuse dan Circuit Breaker: Mana yang Cocok untuk Rangkaianmu?

 

Kelebihan LED Infrared

 

1. Tidak terlihat oleh mata

Sangat berguna untuk aplikasi yang membutuhkan pengiriman sinyal tersembunyi atau tidak mencolok.

2. Konsumsi daya rendah

Sangat efisien, cocok untuk alat portabel atau sistem bertenaga baterai.

3. Respon sangat cepat

Cocok untuk sistem komunikasi atau deteksi gerak yang memerlukan kecepatan tinggi.

4. Harga terjangkau dan mudah ditemukan

Tersedia luas di pasaran, cocok untuk proyek DIY maupun industri.

 

Kekurangan LED Infrared

 

1. Sensitif terhadap cahaya matahari

Sinar matahari mengandung banyak komponen IR, sehingga dapat mengganggu sinyal atau mengurangi akurasi sensor.

2. Jangkauan terbatas

Umumnya hanya efektif dalam kisaran beberapa meter, tergantung kekuatan IR dan jenis penerima.

3. Butuh line-of-sight

Cahaya IR tidak bisa menembus objek padat, jadi harus ada jalur langsung antara pemancar dan penerima.

 

Implementasi LED IR dalam Berbagai Rangkaian Sensor

a. Sensor Obstacle Avoidance

LED IR digunakan pada robot untuk mendeteksi halangan. LED IR dipasang menghadap depan, dan fotodioda mendeteksi pantulan dari objek di depannya.  

b. Sensor Warna dan Reflektansi

Pada industri, LED IR digunakan untuk membedakan material berdasarkan pantulan cahaya IR.  

c. Sistem Keamanan Infrared Barrier

Dua LED IR dipasang berhadapan. Jika sinyal terblokir, sistem mendeteksi adanya penyusup.  

d. Pulse Oximeter (Alat Pengukur Saturasi Oksigen)

LED IR digunakan bersama LED merah untuk mengukur kadar oksigen dalam darah. 

 

Tips Memilih dan Menggunakan LED Infrared

 

- Pilih panjang gelombang sesuai aplikasi (850 nm untuk umum, 940 nm untuk remote).  

- Gunakan lensa atau reflector untuk meningkatkan jangkauan.  

- Hindari sumber cahaya IR lain (seperti matahari) yang bisa mengganggu.  

- Pastikan arus tidak melebihi rating LED (gunakan resistor yang tepat).  

 

Faktor yang Mempengaruhi Kinerja LED Infrared dalam Rangkaian Sensor

 

LED Infrared tidak bekerja sendiri dalam sebuah rangkaian sensor. Beberapa faktor eksternal dan internal dapat memengaruhi kinerjanya. Pemahaman terhadap faktor-faktor ini akan membantu dalam merancang sistem yang lebih efisien dan andal.  

a. Pengaruh Jarak dan Sudut Pancaran

- Jarak antara LED IR dan sensor penerima memengaruhi intensitas cahaya yang diterima. Semakin jauh jaraknya, semakin lemah sinyal yang ditangkap.  

- Sudut pancaran (beam angle) LED IR menentukan seberapa luas area yang tercakup. Sudut sempit (20°-30°) cocok untuk aplikasi yang membutuhkan fokus tinggi, sedangkan sudut lebar (50°-60°) berguna untuk deteksi area luas.  

b. Interferensi Cahaya Lingkungan

- Cahaya matahari mengandung spektrum inframerah yang dapat mengganggu sinyal LED IR.  

- Sumber cahaya lain, seperti lampu halogen atau LED putih, juga dapat memancarkan sedikit IR dan menimbulkan noise.  

- Solusi: Gunakan modulasi frekuensi (seperti 38 kHz) pada LED IR dan penerima yang memiliki filter frekuensi.  

c. Pengaruh Warna dan Material Objek  

- Permukaan reflektif (seperti logam atau putih) memantulkan lebih banyak cahaya IR dibandingkan permukaan gelap atau menyerap cahaya.  

- Benda transparan (seperti kaca atau plastik bening) mungkin tidak terdeteksi karena cahaya IR dapat menembusnya.  

d. Suhu dan Umur LED IR

- Panas berlebih dapat mengurangi efisiensi LED IR dan memperpendek umurnya.  

- Pastikan sirkulasi udara baik atau gunakan heat sink jika LED IR bekerja dalam waktu lama.  

 

Perbandingan LED Infrared dengan Komponen Sensor Lain

a. LED IR vs Ultrasonik

 

Kesimpulan:

- Gunakan LED IR untuk deteksi cepat dan presisi dalam jarak pendek.  

- Gunakan ultrasonik jika membutuhkan jangkauan lebih jauh dan tidak terpengaruh cahaya.  

b. LED IR vs LIDAR  

- LIDAR (Light Detection and Ranging) menggunakan laser untuk pemetaan 3D dengan akurasi tinggi.  

- LED IR lebih murah tetapi hanya cocok untuk deteksi sederhana.  

 

Baca juga : Perbedaan Sensor Digital dan Sensor Analog dalam Elektronika 

Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu Menjadi Kenyataan?

Klik di sini untuk chat langsung via WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!