Prinsip Kerja Monitor CRT (Tabung), LCD dan LED

Prinsip Kerja Monitor CRT (Tabung)

Alignment (penempatan) yang presisi pada sinar elektron merupakan hal yang penting:

Sebuah deviasi yang kecil saja dapat menyebabkan fosfor yang salah tertembak sehingga menghasilkan gambar yang buram.

Elektron diarahkan dengan dua cara. Pertama sebuah deflection yoke–sebuah kumparan kawat yang menciptakan sebuah medan magnet–mengarahkan elektron tersebut ke bagian belakang dari muka tabung, dan menyebabkan sinar tersebut berjalan melintang dari atas ke bawah tabung tersebut. Yoke tersebut dengan komponen elektronik pendukungnya adalah bagian yang bertanggung jawab terhadap integritas dari gambar yang tampak di layar.

Sesaat sebelum elektron tersebut menyentuh fosfor, mereka melalui sebuah shadow mask atau aperture grille yang terletak sepersekian inci di belakang layar, yang menyaring tembakan elektron tersebut agar mengenai fosfor yang tepat.

Pada sebuah monitor CRT shadow mask, selembar metal yang memiliki lubang-lubang mengarahkan elektron yang ditembakkan pada lingkaran fosfor. Pada monitor CRT aperture grille sinar diarahkan langsung melalui slot diantara kawat vertikal yang tipis. Pada kedua jenis monitor tersebut, ruang diantara lubang atau kawat tersebut (yang dikenal sebagai “dot pitch” pada jenis shadow mask dan “grille pitch” pada jenis aperture grille) menentukan seberapa detail gambar yang dihasilkan oleh monitor: Secara garis besar, semakin kecil pitch, semakin presisi penempatan sinar tersebut, sehingga semakin jelas gambar yang ditampilkan.

Resolusi sebuah monitor–yang juga berlaku sebagai pengukur tingkat kedetailan yang dapat ditawarkan oleh sebuah monitor–diukur dengan menggunakan angka pixel dan baris. Sebagai contoh, pada sebuah monitor CRT dengan resolusi 1024 kali 768, sinar elektron menyinari 1024 pixel saat melewati tabung secara horisontal dari kiri ke kanan. Saat mencapai tepi layar, sinar tersebut berhenti dan bergerak ke baris di bawahnya. Sinar ini akan melakukan proses yang sama terus-menerus hingga mencapai baris ke 768 dari pixel yang ada di layar. Saat sinar mencapai baris terbawah, ia akan kembali ke atas dan mulai bekerja kembali.

Sebuah monitor dengan refresh rate 75Hz menyelesaikan 75 kali pekerjaan bolak-balik dari atas ke bawah selama satu detik! Bila sebuah CRT me-refresh gambar terlalu lambat, maka Anda akan melihat sebuah flicker atau kedipan di layar yang dipercayai menyebabkan kelelahan pada mata.

Prinsip Kerja Monitor LCD

LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display. Secara sederhana LCD terdiri dari dua bagian utama yaitu backlight dan kristal cair. Backlight sendiri adalah sumber cahaya yang biasanya terdiri dari 1 sampai 4 buah lampu. Lampu Backlight ini biasanya berwarna putih.

Cara kerjanya sebagai berikut :

Kristal cair akan menyaring cahaya backlight. Cahaya putih merupakan susunan dari beberapa ratus spektrum cahaya dengan warna yang berbeda. Beberapa ratus spektrum cahaya tersebut akan terlihat jika cahaya putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar.

Untuk mengatur level gelap/terang (brightness) caranya dalah sebagai berikut :

Pada waktu kristal cair menutup serapat-rapatnya untuk menghasilkan warna hitam seharusnya tidak ada cahaya backlight yang menembusnya. Namun kenyataannya masih ada cahaya backlight yang bisa menembus kristal cair sehingga tidak bisa menampilkan warna hitam dengan baik. Inilah salah satu kekurangan LCD. Jadi semakin besar Contrast Ratio maka semakin bagus pula LCD dalam menampilkan warna.

Cara paling mudah untuk mengetahui seberapa bagus Contrast Ratio LCD adalah dengan menampilkan warna hitam di layar. Jika warna hitam tersebut cenderung abu-abu maka masih ada sedikit cahaya backlight yang berhasil menembus kristal cair.

LCD bekerja dengan cara membuka dan menutup layaknya tirai. Proses buka tutup ini berlangsung sangat cepat. Karena itulah ada istilah Response Time di LCD. Response Time adalah waktu yang diperlukan untuk berubah dari posisi kristal cair tertutup rapat (waktu menampilkan warna hitam) ke posisi kristal cair terbuka lebar (waktu menampilkan warna putih). Jadi semakin cepat response time maka semakin baik.

Response Time yang lambat akan menimbulkan cacat gambar yang disebut ghosting atau jejak gambar. Biasanya pada objek yang bergerak cepat misal sedang memutar film akan menimbulkan jejak gambar seperti beberapa bujur sangkar yang terlihat seperti persegi.

Sudut Pandang (Viewing Angle) Monitor LCD memiliki sudut pandang yang terbatas jika dibandingkan dengan monitor CRT. Gambar objek pada monitor CRT bisa dilihat dengan jelas dari sudut 180 derajat sekalipun. Namun tidak dengan monitor LCD. Jika pandangan kita sedikit bergeser dari LCD maka gambar objek akan terlihat lebih gelap atau lebih terang. Inilah yang menjadi salah satu kekurangan / kerugian monitor LCD.

Prinsip Kerja Monitor LED

LED atau Light Emitting Diode. LED adalah dioda yang dapat mengeluarkan cahaya. Karena kemampuannya itu maka LED lebih sering dipakai sebagai indikator dalam suatu alat. Ingin mengetahui lebih dalam lagi ??? Pembahasannya akan disajikan dengan bahasa yang mudah dipahami maka Ikuti terus tutorial ini.

Cara kerja LED

Di dalam LED terdapat sejumlah zat kimia yang akan mengeluarkan cahaya jika elektron-elektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini, kita dapat mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkan, seperti infrared, hijau/biru/merah dan ultraviolet.

Kita sudah tau bahwa LED adalah dioda, sehingga memiliki kutub ( polar ). Arah arus konvensional hanya dapat mengalir dari anoda ke katoda. Dan bagaimana kita dapat membedakan kutub-kutubnya??. Perhatikan bahwa 2 kawat ( kaki ) pada LED memiliki panjang yang berbeda. Kawat yang panjang adalah anoda sedangkan yang pendek adalah katoda.

Ada cara lain lagi, yaitu jika kamu melihat dari atas, kamu akan mengetahui ada sisi yang datar. Sisi yang datar itu adalah katoda. Jika kamu lihat ke dalamnya, kamu dapat membedakannya berdasarkan bentuk yang terlihat.

Dan bagaimana dengan LED bertipe surface mount ( SMD ) ?

Prinsip kerjanya masih sama, hanya bentuknya saja yang berbeda. Ada beberapa cara yang berbeda untuk menandai kutup dari LED SMD, Jadi cara yang terbaik adalah mengecek pada datasheet.

Bagaimana dalam memilih resistor ?

Mengapa kamu memerlukan resistor yang dirangkai seri dengan LED ? Karena tidak ada pengatur kuat arusnya ! LED akan terbakar jika tanpa resistor.

Arus menentukan seberapa terang sebuah LED. Lebih besar arus maka lebih terang pula LED itu. Arus pada LED seharusnya sekitar 10 – 20 mA. Ketika arus melewati sebuah LED, jatuh tegangan pada LED sekitar 1,6 V, sebenarnya tergantung pada arus juga. Jadi begitulah gunanya sebuah resistor.

Kemudian, Lihatlah datasheet sebuah LED. Lihatlah ke bawah sampai kamu melihat beberapa grafik.

Terlebih dahulu lihatlah grafik sebelah kanan. Pilihlah terang LED yang diinginkan dan pakailah grafik ini untuk menentukan arus yang diperlukan. Sebagai contoh, Kita memilih intensitas luminous ( tingkat terang gelap sebuah LED ) sebesar 1, diketahui bahwa arus sebesar 20 mA yang diperlukan.

Ini bearti bahwa arus 20 mA harus melewati LED untuk mendapatkan terangnya LED sebesar 1. Sekarang, kita dapat menghitung jatuh tegangan pada LED berdasarkan arus yang diketahui. Lihatlah grafik sebelah kiri pada 20 mA. Sekarang kamu tahu bahwa jatuh tegangannya sebesar 1,85 V. Ketahuilah bahwa jatuh tegangan pada LED tidak hanya sebuah fungsi dari arus, tetapi juga warna LED dan suhu (disebabkan perbedaan zat kimia pada LED ).

Warna Beda Potensial

Infrared 1,6 V
Merah 1,8 V – 2,1 V
Jingga 2,2 V
Kuning 2,4 V
Hijau 2,6 V
Biru 3,0 V – 3,5 V
Putih 3,0 V – 3,5 V
Ultraviolet 3,5 V

Kemudian, menentukan berapa tegangan yang digunakan untuk LED. Contohnya, jika kamu menggunakan regulator 5 V, bearti kamu menggunakan tegangan 5 V. Jika kamu menggunakan baterei 6 V, bearti tegangan yang digunakan 6 V.

Terakhir, Gunakan persamaan ini ( berdasarkan hukum Ohm, V = IR )

(tegangan yang digunakan – jatuh tegangan )/ arus forward = nilai resistor

( 6 V – 1,85 V ) / 0,02 A = 207,5 ohms

LED tidak begitu sangat sensitif terhadap nilai resistor, Jadi jangan khawatir jika kamu harus menggunakan resistor dengan toleransi besar.

Lain-lain

Ada beberapa hal penting yang sebaiknya kamu ketahui dalam datasheet LED. Yang pertama adalah sudut pandang. Sudut pandangn yang lebar bearti cahaya tidak akan sampai jauh, tetapi akan menyebar. Lampu flash pada kamera memiliki sudut pandang yang lebar.

Akan tetapi, sudut pandang yang sempit bearti cahaya lebih terkonsentrasi pada area yang lebih kecil, seperti laser.

Datasheet biasanya akan memberi kamu berupa angka tunggal, tetapi beberapa akan menjelaskan lebih detail dalam distribusi cahaya per sudut.

Dan tentunya pada grafik panjang gelombang, terdapat nilai puncaknya. Mengapa grafik ini penting ? Itu akan berguna jika kamu menggabungkan LED dengan sensor warna.