Cara Menghitung Nilai Resistor pada Rangkaian LED Seri dan LED Paralel

Dasar perancangan rangkaian LED adalah menggunakan rumus hukum Ohm :

V = I x R

dimana :
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
R = Hambatan (Ohm)

1. Rangkaian LED Seri

Dua Led yang disusun secara seri akan membutuhkan tegangan dua kali lebih besar. Jika ada tiga Led yang disusun seri maka tegangan yang dibutuhkannya akan menjadi tiga kali lebih besar, dan seterusnya.

Contoh Kasus :
Budi mempunyai battery 12 Volt, dia ingin menghidupkan LED 5 volt yang disusun secara seri sebanyak 2 buah agar menyala maksimal, arus LED standart adalah 20 mA. Berapakah nilai Resistor dan nilai daya Resistor yang dibutuhkan?

Jawaban :

Vs        = 12 Volt

V_led      = 2 x 5 Volt = 10 Volt

I_led        = 20 mA

Nilai Resistor dapat dihitung dengan rumus berikut ini :

R = = (Vs-Vled)/Iled = (12 Volt-10 Volt)/(0.02 Ampere) = 100 Ohm

V_Resistor = Vs-V_led = 2 Volt

I_Resistor = I_led = 20 mA (Dalam rangkaian seri arus yang mengalir dalam setiap komponen adalah sama).

Daya Resistor dapat dihitung dengan rumus berikut ini :

P = V_Resistor x I_Resistor = 2 Volt x 0.02 Ampere = 0.04 Watt = 40 mW

Jadi, yang dibutuhkan untuk rangkaian LED seri tersebut adalah Resistor 100 Ohm dengan kemampuan daya 0.04 Watt, hal ini cukup dengan menggunakan Resistor 100 Ohm ¼ Watt yang ada dipasaran.

Di sini V_Led adalah penjumlahan tegangan dua Led, sedangkan I_Led adalah arus yang ditarik oleh Led. Karena Led disusun secara seri, maka arus yang melalui Led pertama adalah arus yang melalui Led kedua juga, sehingga di sini arus Led adalah tetap untuk perhitungan satu Led, yaitu 20mA (tidak menjadi dua kali lipat). Sekalipun (misalnya) ada seratus Led yang disusun secara seri, arusnya tetap saja 20mA, hanya tegangannya saja yang menjadi perlu lebih besar sesuai dengan banyaknya Led yang disusun.

Menyusun Led secara seri memerlukan tegangan minimal sebesar jumlah tegangan dari banyaknya Led yang disusun.  Kelebihan dari penyusunan secara seri adalah lebih kecilnya bilangan daya yang dikonsumsi oleh Led dikarenakan arus yang ditariknya tidaklah berdasarkan penjumlahan banyaknya led.

Namun perlu diperhatikan bahwa dengan menyambungkan secara seri Led-Led, ada kemungkinan terjadi ketidak sinkronan kerja di antara Led-Led. Semua Led yang terlibat dalam sambungan seri haruslah mempunyai karakteristik yang benar-benar sama, tidak boleh ada yang berbeda.  Jika dalam satu barisan seri ada Led yang berbeda karakteristik (misalnya ada perbedaan jenis atau perbedaan tegangan majunya karena berlainan pabrik/merk atau manufaktur) maka tegangan yang terbagi kepada setiap Led akan berlain-lainan pula.  Ini bisa menyebabkan terjadinya pelimpahan tegangan yang berlebihan kepada salah satu Led, dan jika Led tersebut tidak mampu bertahan maka ia akan segera rusak.  Dalam susunan seri, jika ada satu Led yang mati karena rusak, maka semua Led lainnya di dalam satu barisan seri tersebut akan ikut tidak menyala.
 

2. Rangkaian LED Paralel

Led yang disusun secara paralel tidaklah membutuhkan tegangan berkali lipat sebagaimana banyaknya Led. Jika satu Led (misalnya) membutuhkan tegangan 5 V, maka sepuluh Led tetap hanya membutuhkan tegangan 5 V.  Sekalipun (misalnya) ada seratus Led disusun secara Paralel, tegangan yang dibutuhkan tetap saja 5 V.  Namun arus yang dikonsumsinya akan menjadi berkali lipat sebagaimana banyaknya Led.

Contoh Kasus :

Budi mempunyai battery 12 Volt, dia ingin menghidupkan LED 5 volt yang disusun secara paralel sebanyak 2 buah agar menyala maksimal, arus LED standart adalah 20 mA. Berapakah nilai Resistor dan nilai daya Resistor yang dibutuhkan?

Vs        = 12 Volt

V_led      = 5 Volt

I_led        = 2 x 20 mA = 40 mA

Nilai Resistor dapat dihitung dengan rumus berikut ini :

R = (Vs-Vled)/Iled = (12 Volt-5 Volt)/(0.04 Ampere) = 170 Ohm

V_Resistor = Vs-V_led = 7 Volt

I_Resistor = I_led = 40 mA

Daya Resistor dapat dihitung dengan rumus berikut ini :

P = V_Resistor x I_Resistor = 7 Volt x 0.04 Ampere = 0.28 Watt 

Jadi, yang dibutuhkan untuk rangkaian LED seri tersebut adalah Resistor 170 Ohm dengan kemampuan daya 0.28 Watt, hal ini cukup dengan menggunakan Resistor 180 Ohm ½ Watt yang ada dipasaran.

Pada penyusunan Led secara paralel seperti ini arus yang dikonsumsi menjadi 2 kali lipat (sesuai banyaknya Led) padahal tegangannya adalah sama.

Sumber : Edukasi Elektronika