√ Rangkaian Seri Paralel LED, Mana Lebiah Baik?

Finoo.id – √ Rangkaian Seri Paralel LED, Mana Lebiah Baik?. LED (Light Emitting Diode) telah menjadi pilihan utama dalam berbagai aplikasi pencahayaan karena efisiensinya yang tinggi dan umur panjang. Namun, dalam merancang rangkaian LED, sering muncul pertanyaan tentang penggunaan rangkaian seri atau paralel. Kedua jenis rangkaian ini memiliki karakteristik dan keunggulan masing-masing, yang dapat memengaruhi kinerja serta efisiensi lampu LED secara keseluruhan. Oleh karena itu, pemilihan konfigurasi yang tepat sangat penting untuk mencapai hasil yang optimal.

Pada artikel ini, kita akan membahas perbedaan utama antara rangkaian seri dan paralel pada LED, termasuk kelebihan dan kekurangan masing-masing. Dengan memahami karakteristik kedua jenis rangkaian ini, diharapkan kalian dapat menentukan pilihan yang paling sesuai dengan kebutuhan pencahayaan atau proyek elektronik yang sedang kalian kerjakan. Mana yang lebih baik? Jawabannya tergantung pada aplikasi dan kebutuhan spesifik kalian.

Cara Merangkai Lampu LED

Pada sebuah rangkaian Lampu LED yang sangat sederhana, kita hanya memerlukan satu buah LED dan satu buah resistor. Resistor ini berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir melalui LED agar tidak melebihi batas maksimum yang dapat ditoleransi, sehingga LED tidak cepat rusak. Namun, sebuah LED tunggal mungkin tidak dapat memberikan cahaya yang cukup pada beberapa aplikasi penerangan, seperti pada lampu hias atau lampu ruangan. Oleh karena itu, sering kali kita perlu menambah jumlah LED untuk mencapai tingkat kecerahan yang diinginkan. Penambahan LED ini dapat dilakukan dengan menggunakan dua jenis konfigurasi rangkaian, yaitu rangkaian seri (series) dan rangkaian paralel (parallel).

Pada rangkaian seri, LED disusun secara berurutan sehingga arus yang mengalir melalui setiap LED adalah sama. Keuntungan dari rangkaian seri adalah efisiensi penggunaan daya karena arus tetap konstan meskipun jumlah LED bertambah. Namun, kelemahan utamanya adalah jika salah satu LED putus, seluruh rangkaian akan mati. Sebaliknya, pada rangkaian paralel, LED dipasang secara berdampingan sehingga masing-masing LED memiliki jalur arusnya sendiri. Kelebihannya adalah jika satu LED rusak, LED lainnya tetap menyala. Namun, rangkaian paralel membutuhkan arus yang lebih besar sehingga sumber daya harus mampu menyediakan arus yang cukup untuk semua LED. Dengan memahami karakteristik kedua jenis rangkaian ini, kita dapat menentukan konfigurasi yang paling sesuai dengan kebutuhan penerangan atau dekorasi yang diinginkan.

Rangkaian Seri LED

Rangkaian Seri LED adalah rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih LED yang disusun secara berurutan, sehingga arus listrik mengalir melalui masing-masing LED secara berurutan. Dalam merangkai rangkaian seri LED, terminal positif (output positif) dari pencatu daya (power supply) atau driver dihubungkan ke terminal positif (anoda) pada LED pertama. Selanjutnya, terminal negatif (katoda) dari LED pertama dihubungkan ke terminal positif (anoda) pada LED kedua. Pola ini dilanjutkan dengan menghubungkan terminal negatif (katoda) dari LED kedua ke terminal positif (anoda) pada LED ketiga, dan seterusnya hingga semua LED terpasang sesuai jumlah yang diinginkan.

Terakhir, terminal negatif (katoda) dari LED yang paling akhir dalam rangkaian dihubungkan ke terminal negatif dari pencatu daya atau driver. Dengan konfigurasi ini, arus listrik mengalir dari pencatu daya melalui setiap LED secara berurutan sebelum kembali ke sumber daya. Susunan ini memastikan bahwa arus yang sama mengalir melalui semua LED, sehingga tingkat kecerahan setiap LED menjadi seragam. Untuk memahami lebih jelas, kalian dapat melihat ilustrasi rangkaian seri LED pada gambar di bawah ini.

Berikut ini adalah beberapa poin penting pada rangkaian seri LED:

1. Arus yang mengalir melalui setiap LED adalah sama
   Pada rangkaian seri, arus listrik yang mengalir melalui setiap LED adalah sama besar. Ini terjadi karena arus listrik hanya memiliki satu jalur untuk mengalir, sehingga arus yang melewati LED pertama juga akan melewati LED kedua, ketiga, dan seterusnya. Hal ini menjamin bahwa semua LED menyala dengan tingkat kecerahan yang sama, asalkan semua LED memiliki spesifikasi yang seragam. Namun, jika ada perbedaan karakteristik pada salah satu LED, misalnya akibat perbedaan kualitas atau usia penggunaan, maka distribusi cahaya dapat menjadi tidak merata.
2. Total Tegangan pada rangkaian adalah jumlah tegangan di setiap LED
   Dalam rangkaian seri, tegangan total yang dibutuhkan adalah jumlah dari tegangan maju (forward voltage) masing-masing LED. Misalnya, jika terdapat tiga LED dengan tegangan maju sebesar 2V pada setiap LED, maka total tegangan yang diperlukan adalah 6V (2V + 2V + 2V). Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa sumber daya atau driver yang digunakan mampu menyediakan tegangan yang cukup untuk menyalakan seluruh LED dalam rangkaian. Jika tegangan dari pencatu daya lebih rendah dari yang dibutuhkan, maka LED tidak akan menyala dengan optimal atau bahkan tidak menyala sama sekali.
3. Jika satu LED rusak, seluruh rangkaian tidak akan berfungsi
   Salah satu kelemahan utama dari rangkaian seri adalah ketergantungan antar LED. Apabila salah satu LED putus atau mengalami kerusakan pada sambungan internalnya, arus listrik tidak dapat mengalir ke LED lainnya. Akibatnya, seluruh rangkaian akan mati atau tidak berfungsi sama sekali. Inilah alasan mengapa rangkaian seri kurang cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekalianlan tinggi. Untuk mengatasi masalah ini, beberapa desainer rangkaian menggunakan kombinasi rangkaian seri-paralel agar tetap berfungsi meskipun ada satu LED yang rusak.
4. Rangkaian seri LED lebih mudah untuk dirangkai
   Secara umum, merangkai LED dalam konfigurasi seri lebih mudah dibandingkan dengan rangkaian paralel. Ini karena dalam rangkaian seri, kita hanya perlu menghubungkan anoda dari satu LED ke katoda LED berikutnya secara berurutan. Selain itu, rangkaian ini hanya memerlukan satu resistor untuk mengatur arus total yang mengalir melalui seluruh rangkaian, sehingga lebih hemat komponen dan lebih rapi dalam penataan kabel. Dengan konfigurasi yang sederhana ini, rangkaian seri sangat cocok untuk aplikasi penerangan sederhana, seperti lampu hias atau indikator LED.

Cara Menghitung Nilai Resistor pada Rangkaian Seri LED

Pada rangkaian seri 3 LED sederhana seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, sebuah resistor dipasang secara seri untuk membatasi arus yang mengalir melalui ketiga LED yang juga dihubungkan secara seri. Resistor ini berfungsi untuk mencegah arus yang berlebihan yang dapat merusak LED. Seperti yang telah dijelaskan dalam poin-poin sebelumnya, total tegangan yang dibutuhkan pada rangkaian seri LED adalah hasil penjumlahan tegangan pada masing-masing LED. Oleh karena itu, tegangan yang diperlukan akan sangat bergantung pada jumlah LED yang digunakan dalam rangkaian tersebut.

Sebagai contoh, jika satu LED membutuhkan tegangan sebesar 1,7V, maka ketika kita merangkai 3 LED secara seri, tegangan total yang dibutuhkan adalah 3 kali lipatnya, yaitu 5,1V (1,7V x 3). Untuk memastikan bahwa LED-LED tersebut dapat menyala dengan baik dan tahan lama, diperlukan perhitungan yang tepat untuk menentukan nilai resistor pembatas yang sesuai. Perhitungan ini didasarkan pada Hukum Ohm yang menghubungkan tegangan, arus, dan resistansi. Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung nilai resistor yang tepat pada rangkaian seri LED.

R = (Vs – (VLED1 + VLED2 + … + VLEDn)) / I

Dimana :

• R = Nilai Resistor yang diperlukan (dalam Ohm (Ω))
• Vs = Tegangan Sumber atau Tegangan Input (dalam Volt (V))
• VLED1 = Tegangan LED 1 (dalam Volt (V))
• VLED2 = Tegangan LED 2 (dalam Volt (V))
• VLEDn = Tegangan LED n (dalam Volt (V))
• I = Arus Maju LED (dalam Ampere (A))

Rangkaian Paralel LED

Rangkaian Paralel LED adalah rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih LED yang disusun secara berdampingan dalam konfigurasi paralel. Pada rangkaian ini, semua terminal positif (anoda) dari setiap LED dihubungkan bersama dan terhubung ke output positif dari sumber tegangan, seperti pencatu daya atau driver. Sementara itu, semua terminal negatif (katoda) dari setiap LED juga dihubungkan bersama dan dikoneksikan ke output negatif dari sumber tegangan yang digunakan.

Dengan konfigurasi ini, setiap LED memiliki jalur arusnya sendiri, sehingga jika salah satu LED rusak, LED lainnya tetap dapat menyala. Rangkaian paralel sering digunakan pada aplikasi yang membutuhkan tingkat kecerahan yang konsisten meskipun ada perbedaan spesifikasi pada setiap LED. Untuk lebih memahami cara kerja rangkaian paralel LED, silakan perhatikan ilustrasi pada gambar di bawah ini.

Berikut ini adalah beberapa poin penting pada rangkaian paralel LED:

1. Tegangan yang dibutuhkan di setiap LED adalah sama
   Pada rangkaian paralel, semua LED terhubung langsung ke sumber tegangan yang sama. Ini berarti setiap LED menerima tegangan yang sama besarnya dari sumber daya. Misalnya, jika tegangan sumber adalah 3V, maka semua LED dalam rangkaian paralel akan mendapatkan tegangan 3V secara merata. Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa semua LED dalam rangkaian memiliki spesifikasi tegangan maju (forward voltage) yang sama. Jika terdapat perbedaan tegangan maju di antara LED, hal ini dapat menyebabkan perbedaan kecerahan atau bahkan kerusakan pada LED yang memiliki tegangan maju lebih rendah karena arus yang berlebih.
2. Total Arus yang mengalir pada rangkaian adalah jumlah arus yang mengalir melalui setiap LED
   Dalam konfigurasi paralel, arus total yang dibutuhkan oleh rangkaian adalah hasil penjumlahan dari arus yang mengalir melalui masing-masing LED. Misalnya, jika satu LED membutuhkan arus sebesar 20 mA, dan terdapat 3 LED yang terhubung secara paralel, maka arus total yang diperlukan adalah 60 mA (20 mA x 3). Oleh karena itu, sumber daya yang digunakan harus mampu menyediakan arus yang cukup untuk seluruh LED dalam rangkaian. Jika arus yang disediakan kurang dari yang dibutuhkan, maka kecerahan LED akan berkurang atau LED tidak akan menyala dengan optimal.
3. Total Arus keluaran (Output) dibagi melalui setiap baris paralel LED
   Pada rangkaian paralel, arus keluaran dari sumber tegangan akan dibagi melalui setiap jalur LED secara merata. Ini berarti setiap baris LED akan menerima arus yang sama, asalkan nilai resistor pembatas pada setiap jalur LED sama. Penggunaan resistor individu pada setiap LED sangat disarankan untuk memastikan arus yang stabil dan menghindari kerusakan akibat perbedaan karakteristik LED. Dengan cara ini, distribusi arus menjadi lebih merata, dan setiap LED dapat menyala dengan tingkat kecerahan yang sama.

Konfigurasi paralel sangat berguna dalam aplikasi yang membutuhkan jumlah LED yang banyak dengan tegangan sumber yang terbatas. Namun, perlu diperhatikan bahwa kebutuhan arus akan meningkat seiring dengan penambahan jumlah LED, sehingga penting untuk memilih sumber daya yang sesuai.

Cara Menghitung Nilai Resistor pada Rangkaian Paralel LED

Seperti yang terlihat pada rangkaian paralel LED di atas, terdapat satu buah resistor pembatas yang dipasang secara seri dengan tiga LED yang dihubungkan secara paralel. Pada rangkaian paralel, tegangan yang dibutuhkan tidak berubah meskipun jumlah LED bertambah. Artinya, jika satu LED membutuhkan tegangan sebesar 2,2V, maka sepuluh LED yang dihubungkan secara paralel juga hanya memerlukan tegangan sebesar 2,2V. Hal ini berbeda dengan kebutuhan arusnya, di mana arus yang dibutuhkan akan bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah LED dalam rangkaian. Semakin banyak LED yang digunakan, semakin besar pula arus total yang harus disediakan oleh sumber daya.

Untuk menentukan nilai resistor yang tepat pada rangkaian paralel LED, diperlukan perhitungan yang didasarkan pada Hukum Ohm. Perhitungan ini bertujuan untuk memastikan arus yang mengalir melalui setiap LED sesuai dengan spesifikasi yang dianjurkan sehingga LED dapat menyala dengan optimal dan tahan lama. Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung nilai resistor pada rangkaian paralel LED.

R = (Vs – VLED) / (ILED1 + ILED2 + … + ILEDn)

Dimana :

• R = Nilai Resistor yang diperlukan (dalam Ohm (Ω))
• Vs = Tegangan Sumber atau Tegangan Input (dalam Volt (V))
• VLED1 = Tegangan LED 1 (dalam Volt (V))
• VLED2 = Tegangan LED 2 (dalam Volt (V))
• VLEDn = Tegangan LED n (dalam Volt (V))
• I = Arus Maju LED (dalam Ampere (A))

BACA JUGA :

• √ Cara Mudah Menghitung Resistor Untuk Lampu LED
• √ Rangkaian Seri Paralel Dioda Yang Perlu Diketahui
• Pengertian Rangakaian Seri: Ciri dan Prinsip Kerjanya Lengkap
• √ Langkah Membuat Skema Rangkaian Elektronika yang Paling Tepat

Kesimpulan

Memilih antara rangkaian seri dan paralel untuk LED sangat tergantung pada kebutuhan dan aplikasi yang diinginkan. Rangkaian seri menawarkan efisiensi daya dan kemudahan dalam pengaturan arus, namun memiliki kelemahan jika salah satu LED rusak, seluruh rangkaian akan padam.

Sebaliknya, rangkaian paralel memberikan kekalianlan yang lebih tinggi karena kerusakan pada satu LED tidak memengaruhi LED lainnya, namun membutuhkan arus yang lebih besar dan perhitungan resistor yang lebih kompleks.

Pada akhirnya, tidak ada jawaban mutlak mengenai mana yang lebih baik, karena keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.

Pemilihan rangkaian yang tepat harus disesuaikan dengan kebutuhan proyek, ketersediaan sumber daya, serta desain yang diinginkan.

Dengan memahami karakteristik dari kedua jenis rangkaian ini, kalian dapat membuat keputusan yang lebih bijak dalam merancang sistem pencahayaan LED yang efisien dan kalianl.

Demikianlah artikel finoo.id yang membahas tentang √ Rangkaian Seri Paralel LED, Mana Lebiah Baik?. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel ini.