[發明專利]高速LED光通信諧振式準開關調制器

有效

• 申請號: 201510330038.X
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104917571B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 陳敦軍;雷建明;謝自力
• 申請（專利權）人: 南京南大光電工程研究院有限公司
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516
• 代理公司: 北京市京大律師事務所11321
• 代理人: 王凝,金鳳

技術領域

本發明涉及了一種LED調制器，尤其涉及一種高速LED光通信諧振式準開關調制器。

背景技術

光通信是要實現超高速的光開關速率，而并不是常見電路中的高速開關，這里強調的是光的開關速率，并非電子或空穴的開關速率；光通信用以補充WIFI等無線通信應用的不足，在某些領域替代WIFI成為一種全新的通信方式。LED串聯一個開關進行簡單調制，缺點是開關速度嚴重受限，載流子復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。

發明內容

本發明所要解決得技術問題是針對現有技術不足，提供一種高速LED光通信諧振式準開關調制器，本高速LED光通信諧振式準開關調制器采用了諧振式準開關調制法、過沖開通法、反向注入法、能帶彎曲矯正法和創新的時序控制、準開關控制，使其“光”開關速率快，光通信效果好。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：高速LED光通信諧振式準開關調制器，包括供電單元、電感、電阻開關K101、LED、電流源I1、電流源I2；其特征在于：供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產生并輸出控制信號，以實現時序控制；供電單元、電感、電阻和電流源I1依次串聯形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關K101與電流源I2正極連接；電流源I1負極、電流源I2負極以及供電單元負極共地；LED陰極與電流源I1正極連接；當控制單元發出控制信號，使關K101導通時，限壓恒流控制單元通過電流源I1和電流源I2并聯對LED正向供電，使LED快速“過沖”開通，同時諧振電感儲能；當控制單元發出控制信號，開關K101關斷時，恒流電流下降，電感產生一個負向電壓，在LED電流下降時間內對LED反向供電，使LED光強快速下降。當控制單元發出控制信號，開關K101關斷時，僅有電流源I1，電流源I2關閉，恒流電流下降。另外通過精確調整電感感值可控制反向供電時間，使其與LED“電”關斷時間可比擬，從而避免能帶彎曲所帶來的載流子輻射復合效率下降而使光“關”斷速率加快。

為實現上述技術目的，本發明采取的另一種技術方案為：高速LED光通信諧振式準開關調制器，包括供電單元、電感、電容、電阻開關K101、LED、電流源I1、電流源I2；其特征在于：供電單元是限壓恒流控制單元，控制單元用于產生并輸出控制信號，以實現時序控制；供電單元、電感、電容、電阻和電流源I1依次串聯形成回路；LED陽極與供電單元正極連接，陰極通過開關K101與電流源I2正極連接；電流源I1負極、電流源I2負極以及供電單元負極共地；LED陰極與電流源I1正極連接；當控制單元發出控制信號，使關K101導通時，限壓恒流控制單元通過電流源I1和電流源I2并聯對LED正向供電，使LED快速“過沖”開通，同時諧振電容通過諧振電感進行儲能；當控制單元發出控制信號，開關K101關斷時，恒流電流下降，電感與電容發生諧振并且產生一個負向電壓，在LED電流下降時間內對LED反向供電，使LED光強快速下降。通過精確調整電容電感的諧振參數可控制反向供電時間，使其與LED“電”關斷時間可比擬，從而避免能帶彎曲所帶來的載流子輻射復合效率下降而使光“關”斷速率加快。當控制單元發出控制信號，開關K101關斷時，僅有電流源I1，電流源I2關閉，恒流電流下降。

本發明采用了改良的準開關調制法以及創新的時序控制，參見圖3和圖4，時序控制的作用是使反向電壓并非在關斷時間內一直加載，而是加載一段特定的時間，使得在減少關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設計來實現的。

本發明的工作過程共分為2個階段：

1.開關K101導通：此時恒壓供電單元通過電流源I1和電流源I2并聯對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行儲能。

2.開關K101關斷：此時恒流電流下降，僅有電流源I1，電流源I2關閉，電感或者電感與電容發生諧振產生一個負向電壓，在LED電流下降，時間內對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合泯滅，使LED光強快速下降，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。