KARAKTERISASI SENSOR CAHAYA BERBASIS LED PUTIH REVERSE BIAS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO
DOI:
https://doi.org/10.24252/sainfis.v6i2.71861Kata Kunci:
LED Putih, Detektor Cahaya, Reverse Bias, Sensor Cahaya, KalibrasiAbstrak
Light Emitting Diode (LED) putih dapat berfungsi sebagai detektor cahaya ketika dioperasikan dalam kondisi reverse bias, sehingga berpotensi menjadi alternatif sensor cahaya yang sederhana dan berbiaya rendah. Penelitian ini merancang dan mengkarakterisasi sensor cahaya berbasis LED putih menggunakan resistor pull-up 10 MΩ dan analog-to-digital converter (ADC) 10-bit pada Arduino Uno. Sumber cahaya variabel berupa lampu dimmer digunakan, sedangkan lux meter digital digunakan sebagai instrumen referensi. Tegangan keluaran sensor dicatat pada enam tingkat dimmer dengan intensitas referensi 13–1789 lux, kemudian hubungan kalibrasi dianalisis menggunakan regresi linear. Hasil regresi menghasilkan persamaan Lux = −593,79V + 2833,94 dengan R² = 0,9155. Magnitudo sensitivitas sensor sebesar 1,684 mV/lux dan resolusi teoritis berbasis ADC sebesar 2,90 lux/bit. Pada intensitas referensi 861 lux, hasil konversi sensor sebesar 838,77 lux menghasilkan galat titik sebesar 2,58% (akurasi titik 97,42%). Pengujian keterulangan sebanyak tujuh kali pada kondisi pencahayaan yang sama menghasilkan rata-rata 809,08 lux, simpangan baku 48,73 lux, dan RSD 6,02%. Histeresis maksimum sebesar 0,53 V atau 15,36% terhadap rentang keluaran penuh. Hasil tersebut menunjukkan bahwa LED putih dalam konfigurasi reverse bias berpotensi digunakan sebagai sensor cahaya berbiaya rendah untuk pengukuran skala laboratorium, dengan catatan bahwa keterulangan dan histeresis pada intensitas tinggi masih perlu diperbaiki melalui shielding, pengendalian waktu tunggu (settling time), dan pengolahan sinyal digital.
Unduhan
Biografi Penulis
Prasepvianto Estu Broto, Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar, Indonesia. SCOPUS ID: 57209319305
Physics Instrumentation
Referensi
Arduino. (2026). Arduino Uno Rev3 — Technical specifications. https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3/
Bachmann, V., Ronda, C., & Meijerink, A. (2020). Garnet-type nanophosphors for white LED lighting. Frontiers in Materials, 7, 210. https://doi.org/10.3389/fmats.2020.00210
Badan Standardisasi Nasional. (2011). SNI 03-6197-2011: Konservasi energi pada sistem pencahayaan. BSN Indonesia.
Commission Internationale de l'Éclairage. (2019). CIE 018:2019 – The basis of physical photometry (3rd ed.). CIE Central Bureau. https://doi.org/10.25039/TR.018.2019
Dietz, P. H., & Alford, J. G. (2019). LEDs as sensors. In ACM SIGGRAPH 2019 Studio. Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3306306.3328752
European Parliament & Council of the European Union. (2011). Directive 2011/65/EU on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment (RoHS recast). Official Journal of the European Union, L174, 88–110.
Fay, C. D., & Nattestad, A. (2022). LED PEDD discharge photometry: Effects of software driven measurements for sensing applications. Sensors, 22(4), 1526. https://doi.org/10.3390/s22041526
Fraden, J. (2016). Handbook of modern sensors: Physics, designs, and applications (5th ed.). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-19303-8
Hobbs, P. C. D. (2009). Building electro-optical systems: Making it all work (2nd ed.). John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9780470466339
Horowitz, P., & Hill, W. (2015). The art of electronics (3rd ed.). Cambridge University Press.
International Organization for Standardization. (2008). ISO/IEC Guide 98-3:2008 – Uncertainty of measurement, Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM). https://www.iso.org/standard/50461.html
Kasap, S. O. (2013). Optoelectronics and photonics: Principles and practices (2nd ed.). Pearson Education.
Mims, F. M., III. (2009). LED sun photometry. Optics & Photonics News, 20(9), 32–38. https://doi.org/10.1364/OPN.20.9.000032
Morris, A. S., & Langari, R. (2016). Measurement and instrumentation: Theory and application (2nd ed.). Academic Press.
O'Toole, M., & Diamond, D. (2008). Absorbance based light emitting diode optical sensors and sensing devices. Sensors, 8(4), 2453–2479. https://doi.org/10.3390/s8042453
Saleh, B. E. A., & Teich, M. C. (2007). Fundamentals of photonics (2nd ed.). John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/0471213748
Streetman, B. G., & Banerjee, S. K. (2015). Solid state electronic devices (7th ed.). Pearson.
Sticklus, J., Hoeher, P. A., & Hieronymi, M. (2020). Experimental characterization of single-color power LEDs used as photodetectors. Sensors, 20(18), 5200. https://doi.org/10.3390/s20185200
Sze, S. M., & Ng, K. K. (2007). Physics of semiconductor devices (3rd ed.). John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/0470068329
