高速LED光通信谐振式准开关调制器

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。

权利要求

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I2；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；电流源I1负极、电流源I2负极以及供电单元负极共地；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，限压恒流控制单元通过电流源I1和电流源I2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。

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K101、LED、电流源I1、电流源I2；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；电流源I1负极、电流源I2负极以及供电单元负极共地；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，限压恒流控制单元通过电流源I1和电流源I2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K101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。

说明书

高速LED光通信谐振式准开关调制器

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I2；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；电流源I1负极、电流源I2负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源I1正极连接；当控制单元发出控制信号，使关K101导通时，限压恒流控制单元通过电流源I1和电流源I2并联对LED正向供电，使LED快速“过冲”开通，同时谐振电感储能；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。当控制单元发出控制信号，开关K101关断时，仅有电流源I1，电流源I2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K101、LED、电流源I1、电流源I2；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；电流源I1负极、电流源I2负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源I1正极连接；当控制单元发出控制信号，使关K101导通时，限压恒流控制单元通过电流源I1和电流源I2并联对LED正向供电，使LED快速“过冲”开通，同时谐振电容通过谐振电感进行储能；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K101关断时，仅有电流源I1，电流源I2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K101导通：此时恒压供电单元通过电流源I1和电流源I2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K101关断：此时恒流电流下降，仅有电流源I1，电流源I2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] 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。总之，本发明开关快，光通信效果好。

附图说明

[0011] 图为本发明实施例1的电路结构示意图。

[0012] 图2为本发明实施例1的电路结构示意图。

[0013] 图3为本发明的时序解析示意图。

[0014] 图4是本发明的时序对比效果示意图。

[0015] 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

[0016] 实施例1

[0017] 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I2；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；电流源I1负极、电流源I2负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源I1正极连接；

[0018] 当控制单元发出控制信号，使关K101导通时，限压恒流控制单元通过电流源I1和电流源I2并联对LED正向供电，使LED快速“过冲”开通，同时谐振电感储能；

[0019] 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。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。

[0020] 实施例2

[0021] 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I2；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；电流源I1负极、电流源I2负极以及供电单元负极共地；LED阴极与电流源I1正极连接；

[0022] 当控制单元发出控制信号，使关K101导通时，限压恒流控制单元通过电流源I1和电流源I2并联对LED正向供电，使LED快速“过冲”开通，同时谐振电容通过谐振电感进行储能；

[0023] 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。