高速led光通信谐振式调制器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 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】
[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。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，很多相关的技术研究还处在起步阶段，尤其在高速LED器件、尚速开关电路的技术更是几乎空白。现有LED串联一个开关进彳丁简单调制，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尚。
[0004]为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为:高速LED光通信谐振式调制器，包括供电单元、控制单元、电感、电阻、电容、LED、开关KlOl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KlOl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串阳极连接，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、开关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，同时谐电容通过电感进行储能；当控制单元发出控制信号，使开关K103仍导通，开关KlOl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。
[0005]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。开关K103可以短路，即不采用，当开关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。
[0006]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，开关KlOl、开关K103关断时，LED进一步正向单向放电。当LED电关断结束时，即开关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。
[0007]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，也可以通过控制开关K103的通断来控制。控制单元用于产生并输出开关K101、开关K102、开关K103的控制信号，包括时序控制。
[0008]本发明的第一种技术方案共分为2个阶段:
[0009]1.开关K101、开关K103导通，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；
[0010]2.开关K103导通，开关KlOl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；
[0011]本发明的第二种技术方案共分为3个阶段:
[0012]1、开关K101、开关K103导通，开关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；
[0013]2、开关K103导通，开关KlOl、开关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；
[0014]3、开关K102导通(当LED电关断结束时，即开关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)，开关K101、开关K103关断，开关K102是为了更快加速LED剩余载流子复合的放电通路，但开关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。
[0015]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。
[0016]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，提高载流子福射复合。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1的电路结构示意图。
[0018]图2为本发明实施例2的电路结构示意图。
[0019]图3为本发明的时序解析示意图。
[0020]图4为本发明的时序对比效果示意图。
[0021]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】
[0022]实施例1
[0023]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、LED、开关KlOl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KlOl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串阳极连接，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、开关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，同时谐电容通过电感进行储能；当控制单元发出控制信号，使开关K103仍导通，开关KlOl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。
[0024]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。
[0025]实施例2
[0026]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，开关KlO 1、开关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。
【主权项】
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KlOl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KlOl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串阳极连接，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、开关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，同时电容通过电感进行储能；当控制单元发出控制信号，使开关K103仍导通，开关KlOl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，开关KlOl、开关K103关断时，LED正向单向放电。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H04B10/516
【公开号】CN105119660
【申请号】CN201510417437
【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12月2日
【申请日】2015年7月15日