高速led光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種LED調(diào)制器，尤其涉及一種高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器。
【背景技術(shù)】
[0002]光通信是要實現(xiàn)超高速的光開關(guān)速率，而并不是常見電路中的高速開關(guān)，這里強(qiáng)調(diào)的是光的開關(guān)速率，并非電子或空穴的開關(guān)速率；光通信用以補充WIFI等無線通信應(yīng)用的不足，在某些領(lǐng)域替代WIFI成為一種全新的通信方式。LED光通信技術(shù)是近年來逐步發(fā)展起來的一種全新的通信技術(shù)，很多相關(guān)的技術(shù)研宄還處在起步階段，尤其在高速LED器件、高速開關(guān)電路的技術(shù)更是幾乎空白。LED串聯(lián)一個開關(guān)進(jìn)行簡單調(diào)制，缺點是開關(guān)速度嚴(yán)重受限，載流子復(fù)合速率不高且剩余載流子泯滅時間過長，使得光通信效果很差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決得技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，本高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器采用了諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制法、過沖開通法、反向注入法、能帶彎曲矯正法和創(chuàng)新的時序控制、準(zhǔn)開關(guān)控制，使其光開關(guān)速率快，光通信效果好。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，包括供電單元、電感、電阻、開關(guān)K101、LED、電流源I1、電流源12 ;其特征在于:供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產(chǎn)生并輸出控制信號，以實現(xiàn)時序控制；供電單元、電感、電阻和電流源Il依次串聯(lián)形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關(guān)KlOl與電流源12正極連接；電流源Il負(fù)極、電流源12負(fù)極以及供電單元負(fù)極共地；LED陰極與電流源Il正極連接；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，使開關(guān)KlOl導(dǎo)通時，限壓恒流控制單元通過電流源Il和電流源12并聯(lián)對LED正向供電，使LED快速過沖開通，同時電感儲能；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，恒流電流下降，電感產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降時間內(nèi)對LED反向供電，使LED光強(qiáng)快速下降。當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，僅有電流源12，電流源Il關(guān)閉，恒流電流下降。另外通過精確調(diào)整電感感值可控制反向供電時間，使其與LED電關(guān)斷時間可比擬，從而避免能帶彎曲所帶來的載流子輻射復(fù)合效率下降而使光關(guān)斷速率加快。
[0005]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的另一種技術(shù)方案為:高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，包括供電單元、電感、電容、電阻、開關(guān)KlOl、LED、電流源I1、電流源12 ;其特征在于:供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產(chǎn)生并輸出控制信號，以實現(xiàn)時序控制；供電單元、電感、電容、電阻和電流源Il依次串聯(lián)形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關(guān)KlOl與電流源12正極連接；電流源Il負(fù)極、電流源12負(fù)極以及供電單元負(fù)極共地；LED陰極與電流源Il正極連接；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，使開關(guān)KlOl導(dǎo)通時，限壓恒流控制單元通過電流源Il和電流源12并聯(lián)對LED正向供電，使LED快速過沖開通，同時電容通過電感進(jìn)行儲能；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，恒流電流下降，電感與電容發(fā)生諧振并且產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降時間內(nèi)對LED反向供電，使LED光強(qiáng)快速下降。通過精確調(diào)整電容和電感的諧振參數(shù)可控制反向供電時間，使其與LED電關(guān)斷時間可比擬，從而避免能帶彎曲所帶來的載流子輻射復(fù)合效率下降而使光關(guān)斷速率加快。當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，僅有電流源12，電流源Il關(guān)閉，恒流電流下降。
[0006]本發(fā)明采用了改良的準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制法以及創(chuàng)新的時序控制，參見圖3和圖4，時序控制的作用是使反向電壓并非在關(guān)斷時間內(nèi)一直加載，而是加載一段特定的時間，使得在減少關(guān)斷下降時間的同時又不至于使能帶彎曲加劇，時序的控制是通過對電感的感值或電感電容的諧振參數(shù)設(shè)計來實現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的工作過程共分為2個階段:
[0008]1.開關(guān)KlOl導(dǎo)通:此時恒壓供電單元通過電流源Il和電流源12并聯(lián)對LED正向供電，由于采用了限壓+恒流的供電單元，使得LED正向得到了高濃度的載流子注入，使LED快速過沖開通，同時諧振電感儲能，或者是諧振電容通過諧振電感進(jìn)行儲能；
[0009]2.開關(guān)KlOl關(guān)斷:此時恒流電流下降，僅有電流源12，電流源Il關(guān)閉，電感或者電感與電容發(fā)生諧振產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降，時間內(nèi)對LED反向供電，使得LED反向得到了快速的載流子注入，使得剩余載流子迅速復(fù)合泯滅，使LED光強(qiáng)快速下降，該反向注入的時間要控制得很好，時間非常短，僅提供一個讓LED電流，快速下降的推動力。
[0010]所謂過沖開通，是指LED在啟動的上升階段處于瞬時過電流工作狀態(tài)，隨后才進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的恒流工作狀態(tài)。所謂電關(guān)斷和光關(guān)斷是指LED實際上有兩個關(guān)斷過程，一個是將外加載的電切斷，稱為電關(guān)斷，此時LED并不會立刻熄滅，而是在經(jīng)過一小段時間之后才熄滅；光的熄滅稱之為光關(guān)斷，那么，與之對應(yīng)的也有電開啟和光開啟，也即是說，LED的電和光是有一定的時序關(guān)系的。
[0011]本發(fā)明通過控制LED的載流子注入條件，使得LED電流不是從0% -100%的變化，而是從高于0%的一個低值向100%變化，因而LED始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，LED的開關(guān)速率完全受制于載流子的注入速率和復(fù)合速率，由此提高了載流子的復(fù)合速率，使得開關(guān)速度大幅度提高；通過控制對開通時的載流子過注入以及關(guān)斷時的載流子反向注入，提高了載流子的復(fù)合速率，使得開關(guān)速度大幅度提高；通過時序控制降低能帶彎曲，提高載流子輻射復(fù)合。本發(fā)明開關(guān)快，光通信效果好。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例1的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實施例2的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的時序解析示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的時序?qū)Ρ刃Ч疽鈭D。
[0016]下面結(jié)構(gòu)和附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
[0018]參見圖1，本高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，包括供電單元、電感、電阻、開關(guān)K101、LED、電流源I1、電流源12 ;其特征在于:供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產(chǎn)生并輸出控制信號，以實現(xiàn)時序控制；供電單元、電感、電阻和電流源Il依次串聯(lián)形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關(guān)KlOl與電流源12正極連接；電流源Il負(fù)極、電流源12負(fù)極以及供電單元負(fù)極共地；LED陰極與電流源Il正極連接；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，使開關(guān)KlOl導(dǎo)通時，限壓恒流控制單元通過電流源Il和電流源12并聯(lián)對LED正向供電，使LED快速過沖開通，同時電感儲能；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，恒流電流下降，電感產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降時間內(nèi)對LED反向供電，使LED光強(qiáng)快速下降。通過精確調(diào)整電感感值可控制反向供電時間，使其與LED電關(guān)斷時間可比擬，從而避免能帶彎曲所帶來的載流子輻射復(fù)合效率下降而使光關(guān)斷速率加快。
[0019]實施例2
[0020]參見圖2，本高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，包括供電單元、電感、電容、電阻、開關(guān)K101、LED、電流源I1、電流源12 ;其特征在于:供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產(chǎn)生并輸出控制信號，以實現(xiàn)時序控制；供電單元、電感、電容、電阻和電流源Il依次串聯(lián)形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關(guān)KlOl與電流源12正極連接；電流源Il負(fù)極、電流源12負(fù)極以及供電單元負(fù)極共地；LED陰極與電流源Il正極連接；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，使開關(guān)KlOl導(dǎo)通時，限壓恒流控制單元通過電流源Il和電流源12并聯(lián)對LED正向供電，使LED快速過沖開通，同時電容通過電感進(jìn)行儲能；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，恒流電流下降，電感與電容發(fā)生諧振并且產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降時間內(nèi)對LED反向供電，使LED光強(qiáng)快速下降。通過精確調(diào)整電容電感諧振參數(shù)可控制反向供電時間，使其與LED電關(guān)斷時間可比擬，從而避免能帶彎曲所帶來的載流子輻射復(fù)合效率下降而使光關(guān)斷速率加快。
【主權(quán)項】
1.一種高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，包括供電單元、電感、電阻、開關(guān)K101、LED、電流源I1、電流源12 ;其特征在于:供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產(chǎn)生并輸出控制信號，以實現(xiàn)時序控制；供電單元、電感、電阻和電流源Il依次串聯(lián)形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關(guān)KlOl與電流源12正極連接；電流源Il負(fù)極、電流源12負(fù)極以及供電單元負(fù)極共地；LED陰極與電流源Il正極連接；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，使開關(guān)KlOl導(dǎo)通時，限壓恒流控制單元通過電流源Il和電流源12并聯(lián)對LED正向供電，使LED快速過沖開通，同時電感儲能；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，恒流電流下降，電感產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降時間內(nèi)對LED反向供電，使LED光強(qiáng)快速下降。2.一種高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，包括供電單元、電感、電容、電阻、開關(guān)KlOU LED、電流源I1、電流源12 ;其特征在于:供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產(chǎn)生并輸出控制信號，以實現(xiàn)時序控制；供電單元、電感、電容、電阻和電流源Ii依次串聯(lián)形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關(guān)KlOl與電流源12正極連接；電流源Il負(fù)極、電流源12負(fù)極以及供電單元負(fù)極共地；LED陰極與電流源Il正極連接；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，使開關(guān)KlOl導(dǎo)通時，限壓恒流控制單元通過電流源Il和電流源12并聯(lián)對LED正向供電，使LED快速過沖開通，同時電容通過電感進(jìn)行儲能；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)KlOl關(guān)斷時，恒流電流下降，電感與電容發(fā)生諧振并且產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降時間內(nèi)對LED反向供電，使LED光強(qiáng)快速下降。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速LED光通信諧振式準(zhǔn)開關(guān)調(diào)制器，供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產(chǎn)生并輸出控制信號，以實現(xiàn)時序控制；供電單元、電感、電阻和電流源I1依次串聯(lián)形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關(guān)K101與電流源I2正極連接；LED陰極與電流源I1正極連接；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，使開關(guān)K101導(dǎo)通時，限壓恒流控制單元對LED正向供電，使LED快速開通；同時，電感儲能；當(dāng)控制單元發(fā)出控制信號，開關(guān)K101關(guān)斷時，恒流電流下降，電感產(chǎn)生一個負(fù)向電壓，在LED電流下降時間內(nèi)對LED反向供電，使LED光強(qiáng)快速下降。本發(fā)明開關(guān)快，光通信效果好。
【IPC分類】H04B10/516
【公開號】CN104917571
【申請?zhí)枴緾N201510330038
【發(fā)明人】陳敦軍, 雷建明, 謝自力
【申請人】南京南大光電工程研究院有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月15日