CN105119660B - 高速led光通信谐振式调制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速LED光通信谐振式调制器，包括供电单元、控制单元、电感、电阻、电容、LED、开关K101和开关K103；当K101、K103导通时，限压恒流控制单元对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K103仍导通，K101关断时，电感与电容发生谐振，在LED反向恢复时间内对LED反向供电，使LED快速电关断。还包括K102,当K102导通，K101、K103关断时，LED进一步正向单向放电。本发明提高了载流子的复合速率，使得开关速度大幅度提高；通过辅助的泄放通路进一步加速关断；通过时序控制降低能带弯曲，提高载流子辐射复合。

Description

高速LED光通信谐振式调制器

技术领域

本发明涉及一种LED光通信调制器，尤其涉及一种高速LED光通信谐振式调制器。

背景技术

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“电”高速开关，这里强调的是光的开关速率，并非单纯的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。现有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

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高速LED光通信谐振式调制器，本高速LED光通信谐振式调制器采用了谐振式调制法、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，提高了载流子的复合速率，使得“光”开关速度大幅度提高。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：高速LED光通信谐振式调制器，包括供电单元、控制单元、电感、电阻、电容、LED、开关K101和开关K103；其特征在于：供电单元为限压恒流控制单元；控制单元用于产生并输出开关控制信号，以实现时序控制；所述LED阴极与开关K101连接后接地，阳极与限压恒流控制单元的正极连接；所述限压恒流控制单元负极接地；电感一端与LED阳极连接，另一端依次与电容、电阻、开关K103和LED的阴极连接；当控制单元发出控制信号，使开关K101、K103导通，K102关断时，限压恒流控制单元对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，使开关K103仍导通，K101、K102关断时，电感与电容发生谐振，在LED反向恢复时间内对LED反向供电，使LED快速电关断。

所述控制单元通过发出控制信号使开关K103关断，以控制LED反向“电”关断时间。目的是避免能带弯曲所带来的辐射复合率大大下降的问题，从而提高光的关断速率。K103可以短路，即不采用，当K103不采用时须对谐振参数有严格设计要求，使其谐振时间与LED“电”关断时间可比拟，过长则会引起能带的弯曲从而降低载流子辐射复合效率而使光“关”断速率下降。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括并联在LED两端的开关K102；当控制单元发出控制信号，使开关K102导通，K101、K103关断时，LED进一步正向单向放电。当LED“电”关断结束时，即K103关断后或谐振进行了一小段特定的时间后，控制单元发出控制信号，使开关K102导通。

本发明采用了谐振式调制法和创新的时序控制，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，时序的控制可以通过对电感电容的谐振参数设计来实现，也可以通过控制K103的通断来控制。控制单元用于产生并输出开关K101、K102、K103的控制信号，包括时序控制。本发明共分为3个阶段：

1.开关K101、K103导通，K102关断，此时恒压供电单元对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；同时谐振电容通过谐振电感进行储能；

2.开关K103导通，K101、K102关断，此时电感与电容发生谐振，在LED反向恢复时间内对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快速“电”关断；

开关K102导通(当LED“电”关断结束时，即K103关断后或谐振进行了一小段特定的时间后，控制单元发出控制信号，使开关K102导通)，K101、K103关断，K102是为了更快加速LED剩余载流子复合的放电通路，但K102控制的LED进一步正向单向放电，与步骤2相反,即反向“电”关断。

本发明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；通过辅助的泄放通路进一步加速关断；通过时序控制降低能带弯曲，提高载流子辐射复合。

附图说明

图1为本发明实施例1的电路结构示意图。

图2为本发明实施例2的电路结构示意图。

图3为本发明的时序解析示意图。

图4是本发明的时序对比效果示意图。

下面结合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

实施例1

参见图1，本高速LED光通信谐振式调制器，包括供电单元、控制单元、电感、电阻、电容、开关K101和开关K103；供电单元为限压恒流控制单元；控制单元用于产生并输出开关控制信号，以实现时序控制；所述LED阴极与开关K101连接后接地，阳极与限压恒流控制单元的正极连接；所述限压恒流控制单元负极接地；电感一端与LED阳极连接，另一端依次与电容、电阻、开关K103和LED的阴极连接；当控制单元发出控制信号，使开关K101、K103导通，K102关断时，限压恒流控制单元对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，使开关K103仍导通，K101、K102关断时，电感与电容发生谐振，在LED反向恢复时间内对LED反向供电，使LED快速“电”关断。

所述控制单元发出控制信号使开关K103关断，以控制LED反向“电”关断时间，避免能带弯曲所带来的辐射复合率大大下降的问题，从而提高光的关断速率。

实施例2

参见图2，本高速LED光通信谐振式调制器作还包括并联在LED两端的开关K102；当控制单元发出控制信号，使开关K102导通，K101、K103关断时，LED正向单向放电。其他部分与实施例1相同不再详述。

Claims (2)

1.一种高速LED光通信谐振式调制器，包括供电单元、控制单元、电感、电阻、电容、LED、开关K101和开关K103；其特征在于：供电单元为限压恒流控制单元；控制单元用于产生并输出开关控制信号，以实现时序控制；所述LED阴极与开关K101连接后接地，阳极与限压恒流控制单元的正极连接；所述限压恒流控制单元负极接地；电感一端与LED阳极连接，另一端依次与电容、电阻、开关K103和LED的阴极连接；当控制单元发出控制信号，使开关K101、K103导通，K102关断时，限压恒流控制单元对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，使开关K103仍导通，K101、K102关断时，电感与电容发生谐振，在LED反向恢复时间内对LED反向供电，使LED快速电关断；所述控制单元还通过发出控制信号使开关K103关断，以控制LED反向电关断时间。

2.根据权利要求1所述的高速LED光通信谐振式调制器，其特征在于：还包括并联在LED两端的开关K102；当控制单元发出控制信号，使开关K102导通，K101、K103关断时，LED正向单向放电。