CN105050245B - 高速led光通信调制器 - Google Patents

高速led光通信调制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速LED光通信调制器，包括控制单元和可变供电单元，所述可变供电单元为可正负方向切换的能量供应单元；控制单元产生开关和时序控制信号，以驱动可变供电单元为LED供电；时序控制信号用于通过时序控制来降低能带弯曲，以提高载流子辐射复合；当可变供电单元正向供电时，LED开通，同时使载流子过注入；当可变供电单元反向供电时，LED关断，同时使载流子反向注入。还包括用于进一步加速关断的泄放通路。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。

Description

高速LED光通信调制器
技术领域
本发明涉及一种光通信调制器，尤其涉及一种高速LED光通信调制器。
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，很多相关的技术研究还处在起步阶段，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
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光通信调制器，本高速LED光通信调制器，提高了载流子的复合速率，使得开关速度大幅度提高。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：高速LED光通信调制器，包括LED、控制单元和可变供电单元；其特征在于：所述可变供电单元为可正负方向切换的能量供应单元；所述控制单元产生开关和时序控制信号，以驱动可变供电单元为LED供电；所述时序控制信号用于通过时序控制来降低能带弯曲，以提高载流子辐射复合；当可变供电单元正向供电时，LED开通，同时使载流子过注入；当可变供电单元反向供电时，LED关断，同时使载流子反向注入；反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，以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。
作为本发明进一步改进的技术方案，还包括用于进一步加速关断的泄放通路。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103和开关K104；所述供电单元包括限压恒流控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与限压恒流控制单元正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关K101、开关K102导通时，开关K103、开关K104关断，限压恒流控制单元对LED正向供电，使LED快速过冲开通；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通时，开关K101、开关K102关断，限压恒流控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断。时序控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，以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。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103、开关K104和开关K105；所述供电单元包括限压恒流控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与限压恒流控制单元正极连接；开关K105并联在LED两端；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104、开关K105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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102、开关K105关断时，限压恒流控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断；当LED电关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED进一步正向单向放电。时序控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，以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。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103和开关K104；所述供电单元包括限压恒流控制单元和恒压控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与恒压控制单元正极连接，恒压控制单元负极接地；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102关断时，恒压控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断。时序控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103、开关K104和开关K105；所述供电单元包括限压恒流控制单元和恒压控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与恒压控制单元正极连接，恒压控制单元负极接地；开关K105并联在LED两端；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104、开关K105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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102、开关K105关断时，恒压控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断；当LED电关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED进一步正向单向放电。时序控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述可变供电单元包括供电单元、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、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，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；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。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k 102；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。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。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述可变供电单元包括供电单元、电感、电阻、开关K101、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；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。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述可变供电单元包括供电单元、电感、电容、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。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。
本发明的时序控制方式为桥式调制法、用谐振式调制法或者改良的准开关调制法，参见图1，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,从而提高光的关断速率，申请人称之为电关断阶段。
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。
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。本发明可选择性地采用辅助通路进入准开关模式，即通过控制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。总之本发明开关速度高。
附图说明
图1是本发明的波形对比效果示意图。
图2是本发明的电路结构示意图。
图3是本发明实施例2的电路结构示意图。
图4是本发明实施例3的电路结构示意图。
图5是本发明实施例4的电路结构示意图。
图6是本发明实施例5的电路结构示意图。
图7是本发明实施例6的电路结构示意图。
图8是本发明实施例7的电路结构示意图。
图9是本发明实施例8的电路结构示意图。
图10是本发明实施例9的电路结构示意图。
图11是本发明实施例8-9的时序解析示意图。
图12是本发明实施例6-7的时序解析示意图。
图13是本发明实施例2-5的时序解析示意图。
图14是本发明实施例2-5波形对比效果示意图。
图15是本发明实施例6-7波形对比效果示意图。
图16是本发明实施例8-9波形对比效果示意图。
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2，本高速LED光通信调制器，包括LED、控制单元和可变供电单元；所述可变供电单元为可正负方向切换的能量供应单元；所述控制单元产生开关和时序控制信号，以驱动可变供电单元为LED供电；所述时序控制信号用于通过时序控制来降低能带弯曲，以提高载流子辐射复合；当可变供电单元正向供电时，LED开通，同时使载流子过注入；当可变供电单元反向供电时，LED关断，同时使载流子反向注入；反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，以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。作为优选方案，还包括用于进一步加速关断的泄放通路。本实施例1中，时序控制方式为桥式调制法、用谐振式调制法或者改良的准开关调制法，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。
实施例2
参见图3，本高速LED光通信调制器的可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103和开关K104；所述供电单元包括限压恒流控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与限压恒流控制单元正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关K101、开关K102导通时，开关K103、开关K104关断，限压恒流控制单元对LED正向供电，使LED快速过冲开通；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通时，开关K101、开关K102关断，限压恒流控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断。
本实施例2的工作过程共分为2个阶段：
1.开关K101、K102导通，K103、K104关断，此时限压恒流控制单元对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；
2.开关K103、K104导通，K101、K102关断，此时恒压控制单元对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，时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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。
本实施例2采用了桥式调制法以及创新的时序控制方式，如图13和图14所示，时序控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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，申请人称之为电关断阶段。其他部分与实施例1相同，不再详述。
实施例3
参见图4，本高速LED光通信调制器的可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103、开关K104和开关K105；所述供电单元包括限压恒流控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与限压恒流控制单元正极连接；开关K105并联在LED两端；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104、开关K105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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102、开关K105关断时，限压恒流控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断；当LED电关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED进一步正向单向放电。
本实施例3工作过程共分为3个阶段：
1、开关K101、K102导通，K103、K104、K105关断，此时限压恒流控制单元对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；
2、开关K103、K104导通，K101、K102、K105关断，此时恒压控制单元对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，时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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；
3、开关K105导通，K101、K102、K103、K104关断，K105是为了更快加速LED剩余载流子复合的放电通路，但K105控制的LED正向单向放电，因而发生在反向加载时序之后。
本高速LED光通信调制器还包括并联在LED两端的开关K105；当LED关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED正向单向放电。开关K105导通，K101、K102、K103、K104关断，K105是为了更快加速LED剩余载流子复合的放电通路，但K105控制的LED正向单向放电，因而发生在反向加载时序之后。
其他部分与实施例2相同，不再详述。
实施例4
参见图5，本高速LED光通信调制器的可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103和开关K104；所述供电单元包括限压恒流控制单元和恒压控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与恒压控制单元正极连接，恒压控制单元负极接地；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102关断时，恒压控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断。
本实施例4的工作过程共分为2个阶段：
1、开关K101、K102导通，K103、K104关断，此时限压恒流控制单元对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；
2、开关K103、K104导通，K101、K102关断，此时限压恒流控制单元对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，时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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。
本实施例4采用了桥式调制法以及创新的时序控制方式，如图13和图14所示，时序控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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，申请人称之为电关断阶段。其他部分与实施例1相同，不再详述。
本实施例4结构简单、成本低，而且开关速率高，效果好；本高速LED光通信桥式调制器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。其他部分与实施例1相同，不再详述。其他部分与实施例1相同，不再详述。
实施例5
参见图6，本高速LED光通信调制器的可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103、开关K104和开关K105；所述供电单元包括限压恒流控制单元和恒压控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与恒压控制单元正极连接，恒压控制单元负极接地；开关K105并联在LED两端；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104、开关K105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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102、开关K105关断时，恒压控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断；当LED电关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED进一步正向单向放电。
本高速LED光通信调制器还包括并联在LED两端的开关K105；当LED关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED正向单向放电。开关K105导通，K101、K102、K103、K104关断，K105是为了更快加速LED剩余载流子复合的放电通路，但K105控制的LED正向单向放电，因而发生在反向加载时序之后。
本实施例5工作过程共分为3个阶段：
1、开关K101、K102导通，K103、K104、K105关断，此时限压恒流控制单元对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；
3、开关K103、K104导通，K101、K102、K105关断，此时恒压控制单元对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，时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间，反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，使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；
3、开关K105导通，K101、K102、K103、K104关断，K105是为了更快加速LED剩余载流子复合的放电通路，但K105控制的LED正向单向放电，因而发生在反向加载时序之后。
其他部分与实施例4相同，不再详述。
实施例6
参见图7，本高速LED光通信调制器的可变供电单元所述可变供电单元包括供电单元、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、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，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；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。
本实施例6采用了谐振式调制法和创新的时序控制，参见图12和图15，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。
本实施例6的工作过程共分为2个阶段：
1.开关K101、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；
2.开关K103导通，K101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；
本实施例6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。其他部分与实施例1相同，不再详述。
实施例7
参见图8，本高速LED光通信调制器还包括并联在LED两端的开关k 102；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。
本实施例7的工作过程共分为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；
3、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。
其他部分与实施例6相同，不再详述。
实施例8
参见图9，本高速LED光通信调制器的可变供电单元包括供电单元、电感、电阻、开关K101、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；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。
本实施例采用了改良的准开关调制法以及创新的时序控制，参见图11和图16，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。
本实施例8的工作过程共分为2个阶段：
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；
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。
本实施例8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。其他部分与实施例1相同，不再详述。
实施例9
参见图10，本高速LED光通信调制器的可变供电单元包括供电单元、电感、电容、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。
本实施例9的工作过程共分为2个阶段：
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，同时谐振电容通过谐振电感进行储能；
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。
其他部分与实施例8相同，不再详述。

Claims (10)

1.一种高速LED光通信调制器，包括LED、控制单元和可变供电单元；其特征在于：所述可变供电单元为可正负方向切换的能量供应单元；所述控制单元产生开关和时序控制信号，以驱动可变供电单元为LED供电；所述时序控制信号用于通过时序控制来降低能带弯曲，以提高载流子辐射复合；当可变供电单元正向供电时，LED开通，同时使载流子过注入；当可变供电单元反向供电时，LED关断，同时使载流子反向注入；反向供电并非在整个关断过程加载而仅仅是一小段时间，以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。
2.根据权利要求1所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元还包括用于进一步加速关断的泄放通路。
3.根据权利要求1或2所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103和开关K104；所述供电单元包括限压恒流控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与限压恒流控制单元正极连接；当控制单元发出控制信号，使开关K101、开关K102导通时，开关K103、开关K104关断，限压恒流控制单元对LED正向供电，使LED快速过冲开通；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通时，开关K101、开关K102关断，限压恒流控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断。
4.根据权利要求1或2所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103、开关K104和开关K105；所述供电单元包括限压恒流控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与限压恒流控制单元正极连接；开关K105并联在LED两端；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104、开关K105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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102、开关K105关断时，限压恒流控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断；当LED电关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED进一步正向单向放电。
5.根据权利要求1或2所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103和开关K104；所述供电单元包括限压恒流控制单元和恒压控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与恒压控制单元正极连接，恒压控制单元负极接地；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102关断时，恒压控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断。
6.根据权利要求1或2所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元包括供电单元、开关K101、开关K102、开关K103、开关K104和开关K105；所述供电单元包括限压恒流控制单元和恒压控制单元；所述控制单元用于产生并输出开关的控制信号并并实现时序控制；所述时序的控制通过对LED反向电流的监测来控制反向供电时间；限压恒流控制单元、开关K101、LED和开关K102依次串联形成回路；所述开关K102远离LED阴极的一端接地；开关K104一端与LED阳极连接，另一端接地；开关K103一端与LED阴极连接，另一端与恒压控制单元正极连接，恒压控制单元负极接地；开关K105并联在LED两端；当控制单元发出控制信号使开关K101、开关K102导通，开关K103、开关K104、开关K105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；当控制单元发出控制信号，使开关K103、开关K104导通，开关K101、开关K102、开关K105关断时，恒压控制单元对LED反向供电，使LED快速电关断；当LED电关断结束时，控制单元发出控制信号，使开关K105导通，开关K101、开关K102、开关K103、开关K104关断，以使LED进一步正向单向放电。
7.根据权利要求1或2所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元包括供电单元、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、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，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；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。
8.根据权利要求7所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：还包括并联在LED两端的开关k 102；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。
9.根据权利要求1或2所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元包括供电单元、电感、电阻、开关K101、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；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。
10.根据权利要求1或2所述的高速LED光通信调制器，其特征在于：所述可变供电单元包括供电单元、电感、电容、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。
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