高速led光通信谐振式准开关调制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种LED调制器，尤其涉及一种高速LED光通信谐振式准开关调制器。
【背景技术】
[0002]光通信是要实现超高速的光开关速率，而并不是常见电路中的高速开关，这里强调的是光的开关速率，并非电子或空穴的开关速率；光通信用以补充WIFI等无线通信应用的不足，在某些领域替代WIFI成为一种全新的通信方式。LED光通信技术是近年来逐步发展起来的一种全新的通信技术，很多相关的技术研宄还处在起步阶段，尤其在高速LED器件、高速开关电路的技术更是几乎空白。LED串联一个开关进行简单调制，缺点是开关速度严重受限，载流子复合速率不高且剩余载流子泯灭时间过长，使得光通信效果很差。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决得技术问题是针对现有技术不足，提供一种高速LED光通信谐振式准开关调制器，本高速LED光通信谐振式准开关调制器采用了谐振式准开关调制法、过冲开通法、反向注入法、能带弯曲矫正法和创新的时序控制、准开关控制，使其光开关速率快，光通信效果好。
[0004]为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为:高速LED光通信谐振式准开关调制器，包括供电单元、电感、电阻、开关K101、LED、电流源I1、电流源12 ;其特征在于:供电单元是限压恒流控制单元，控制单元用于产生并输出控制信号，以实现时序控制；供电单元、电感、电阻和电流源Il依次串联形成回路；LED阳极与供电单元正极连接，阴极通过开关KlOl与电流源12正极连接；电流源Il负极、电流源12负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源Il正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关KlOl导通时，限压恒流控制单元通过电流源Il和电流源12并联对LED正向供电，使LED快速过冲开通，同时电感储能；当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，恒流电流下降，电感产生一个负向电压，在LED电流下降时间内对LED反向供电，使LED光强快速下降。当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，仅有电流源12，电流源Il关闭，恒流电流下降。另外通过精确调整电感感值可控制反向供电时间，使其与LED电关断时间可比拟，从而避免能带弯曲所带来的载流子辐射复合效率下降而使光关断速率加快。
[0005]为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为:高速LED光通信谐振式准开关调制器，包括供电单元、电感、电容、电阻、开关KlOl、LED、电流源I1、电流源12 ;其特征在于:供电单元是限压恒流控制单元，控制单元用于产生并输出控制信号，以实现时序控制；供电单元、电感、电容、电阻和电流源Il依次串联形成回路；LED阳极与供电单元正极连接，阴极通过开关KlOl与电流源12正极连接；电流源Il负极、电流源12负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源Il正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关KlOl导通时，限压恒流控制单元通过电流源Il和电流源12并联对LED正向供电，使LED快速过冲开通，同时电容通过电感进行储能；当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，恒流电流下降，电感与电容发生谐振并且产生一个负向电压，在LED电流下降时间内对LED反向供电，使LED光强快速下降。通过精确调整电容和电感的谐振参数可控制反向供电时间，使其与LED电关断时间可比拟，从而避免能带弯曲所带来的载流子辐射复合效率下降而使光关断速率加快。当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，仅有电流源12，电流源Il关闭，恒流电流下降。
[0006]本发明采用了改良的准开关调制法以及创新的时序控制，参见图3和图4，时序控制的作用是使反向电压并非在关断时间内一直加载，而是加载一段特定的时间，使得在减少关断下降时间的同时又不至于使能带弯曲加剧，时序的控制是通过对电感的感值或电感电容的谐振参数设计来实现的。
[0007]本发明的工作过程共分为2个阶段:
[0008]1.开关KlOl导通:此时恒压供电单元通过电流源Il和电流源12并联对LED正向供电，由于采用了限压+恒流的供电单元，使得LED正向得到了高浓度的载流子注入，使LED快速过冲开通，同时谐振电感储能，或者是谐振电容通过谐振电感进行储能；
[0009]2.开关KlOl关断:此时恒流电流下降，仅有电流源12，电流源Il关闭，电感或者电感与电容发生谐振产生一个负向电压，在LED电流下降，时间内对LED反向供电，使得LED反向得到了快速的载流子注入，使得剩余载流子迅速复合泯灭，使LED光强快速下降，该反向注入的时间要控制得很好，时间非常短，仅提供一个让LED电流，快速下降的推动力。
[0010]所谓过冲开通，是指LED在启动的上升阶段处于瞬时过电流工作状态，随后才进入稳态的恒流工作状态。所谓电关断和光关断是指LED实际上有两个关断过程，一个是将外加载的电切断，称为电关断，此时LED并不会立刻熄灭，而是在经过一小段时间之后才熄灭；光的熄灭称之为光关断，那么，与之对应的也有电开启和光开启，也即是说，LED的电和光是有一定的时序关系的。
[0011]本发明通过控制LED的载流子注入条件，使得LED电流不是从0% -100%的变化，而是从高于0%的一个低值向100%变化，因而LED始终处于导通状态，LED的开关速率完全受制于载流子的注入速率和复合速率，由此提高了载流子的复合速率，使得开关速度大幅度提高；通过控制对开通时的载流子过注入以及关断时的载流子反向注入，提高了载流子的复合速率，使得开关速度大幅度提高；通过时序控制降低能带弯曲，提高载流子辐射复合。本发明开关快，光通信效果好。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例1的电路结构示意图。
[0013]图2为本发明实施例2的电路结构示意图。
[0014]图3为本发明的时序解析示意图。
[0015]图4是本发明的时序对比效果示意图。
[0016]下面结构和附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]参见图1，本高速LED光通信谐振式准开关调制器，包括供电单元、电感、电阻、开关K101、LED、电流源I1、电流源12 ;其特征在于:供电单元是限压恒流控制单元，控制单元用于产生并输出控制信号，以实现时序控制；供电单元、电感、电阻和电流源Il依次串联形成回路；LED阳极与供电单元正极连接，阴极通过开关KlOl与电流源12正极连接；电流源Il负极、电流源12负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源Il正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关KlOl导通时，限压恒流控制单元通过电流源Il和电流源12并联对LED正向供电，使LED快速过冲开通，同时电感储能；当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，恒流电流下降，电感产生一个负向电压，在LED电流下降时间内对LED反向供电，使LED光强快速下降。通过精确调整电感感值可控制反向供电时间，使其与LED电关断时间可比拟，从而避免能带弯曲所带来的载流子辐射复合效率下降而使光关断速率加快。
[0019]实施例2
[0020]参见图2，本高速LED光通信谐振式准开关调制器，包括供电单元、电感、电容、电阻、开关K101、LED、电流源I1、电流源12 ;其特征在于:供电单元是限压恒流控制单元，控制单元用于产生并输出控制信号，以实现时序控制；供电单元、电感、电容、电阻和电流源Il依次串联形成回路；LED阳极与供电单元正极连接，阴极通过开关KlOl与电流源12正极连接；电流源Il负极、电流源12负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源Il正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关KlOl导通时，限压恒流控制单元通过电流源Il和电流源12并联对LED正向供电，使LED快速过冲开通，同时电容通过电感进行储能；当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，恒流电流下降，电感与电容发生谐振并且产生一个负向电压，在LED电流下降时间内对LED反向供电，使LED光强快速下降。通过精确调整电容电感谐振参数可控制反向供电时间，使其与LED电关断时间可比拟，从而避免能带弯曲所带来的载流子辐射复合效率下降而使光关断速率加快。
【主权项】
1.一种高速LED光通信谐振式准开关调制器，包括供电单元、电感、电阻、开关K101、LED、电流源I1、电流源12 ;其特征在于:供电单元是限压恒流控制单元，控制单元用于产生并输出控制信号，以实现时序控制；供电单元、电感、电阻和电流源Il依次串联形成回路；LED阳极与供电单元正极连接，阴极通过开关KlOl与电流源12正极连接；电流源Il负极、电流源12负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源Il正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关KlOl导通时，限压恒流控制单元通过电流源Il和电流源12并联对LED正向供电，使LED快速过冲开通，同时电感储能；当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，恒流电流下降，电感产生一个负向电压，在LED电流下降时间内对LED反向供电，使LED光强快速下降。2.一种高速LED光通信谐振式准开关调制器，包括供电单元、电感、电容、电阻、开关KlOU LED、电流源I1、电流源12 ;其特征在于:供电单元是限压恒流控制单元，控制单元用于产生并输出控制信号，以实现时序控制；供电单元、电感、电容、电阻和电流源Ii依次串联形成回路；LED阳极与供电单元正极连接，阴极通过开关KlOl与电流源12正极连接；电流源Il负极、电流源12负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源Il正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关KlOl导通时，限压恒流控制单元通过电流源Il和电流源12并联对LED正向供电，使LED快速过冲开通，同时电容通过电感进行储能；当控制单元发出控制信号，开关KlOl关断时，恒流电流下降，电感与电容发生谐振并且产生一个负向电压，在LED电流下降时间内对LED反向供电，使LED光强快速下降。
【专利摘要】本发明公开了一种高速LED光通信谐振式准开关调制器，供电单元是限压恒流控制单元，控制单元用于产生并输出控制信号，以实现时序控制；供电单元、电感、电阻和电流源I1依次串联形成回路；LED阳极与供电单元正极连接，阴极通过开关K101与电流源I2正极连接；LED阴极与电流源I1正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关K101导通时，限压恒流控制单元对LED正向供电，使LED快速开通；同时，电感储能；当控制单元发出控制信号，开关K101关断时，恒流电流下降，电感产生一个负向电压，在LED电流下降时间内对LED反向供电，使LED光强快速下降。本发明开关快，光通信效果好。
【IPC分类】H04B10/516
【公开号】CN104917571
【申请号】CN201510330038
【发明人】陈敦军, 雷建明, 谢自力
【申请人】南京南大光电工程研究院有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月15日