Cara tercepat melakukan on / off-modulation dari LED?

Saya perlu memodulasi LED dengan cepat (rentang multi-megahertz) on / off. Ini adalah LED daya tinggi. Saya mengalami kesulitan menemukan metode terkenal untuk melakukan ini. Cukup mengganti tegangan dengan FET yang menyalakan LED dengan cepat tetapi waktu jatuh akan menderita, dan untuk menyelesaikannya, saya kira ada beberapa solusi yang berbeda, misalnya mungkin beralih dalam bias terbalik untuk sementara waktu? Ada ide?

Saya pikir masalah yang mendasari dengan turn-off adalah bahwa muatan-operator membuat pn junction bertindak sedikit seperti induktor bahwa saat ini akan terus berjalan sebentar setelah mematikan gradien tegangan, tapi saya belum menemukan referensi tentang ini.

Saya tahu bahwa dioda laser dapat dimodulasi lebih cepat.

EDIT: karena pertanyaan ini memiliki banyak pandangan, izinkan saya menambahkan beberapa konteks - aplikasi untuk ini adalah kamera 3D menggunakan sensor CMOS waktu penerbangan. Pada dasarnya, Anda mengirim cahaya, memantul pada adegan yang akan dicitrakan, dan sensor gambar dapat membedakan perbedaan fase antara cahaya yang dikirim dan cahaya yang diterima. Modulasi yang lebih cepat dan lebih dalam berarti resolusi yang lebih baik dan lebih sedikit noise pada gambar 3D. Dalam aplikasi khusus ini, 20 MHz adalah tingkat modulasi target.

Jika Anda mencoba mengirim data dengan cara ini, jangan coba memodulasinya 0% -100%. Go 10% -90%, ini akan jauh lebih cepat.

Untuk mematikannya dengan cepat, Anda memerlukan 2 transistor dalam konfigurasi push-pull, PNP + NPN atau N-MOSFET + P-MOSFET, sehingga status 'off' LED akan disingkat menjadi ground. Mencapai kecepatan tinggi dengan BJT akan lebih mudah.

Jika Anda perlu menggunakan 1-5Mhz, Anda perlu menambahkan dioda anti-saturasi Schottky.

Hal lain untuk dicoba adalah menjembatani rangkaian dari 4 BJT's - ini akan menghilangkan sisa muatan dalam LED lebih cepat (karena LED akan terbalik bias dalam keadaan off), tapi saya belum mencobanya. Beberapa LED mungkin mati jika bias terbalik terlalu banyak.

LED sendiri butuh sedikit waktu untuk mematikan, tapi saya pikir beberapa MHz masih mungkin.

Kedengarannya masalah Anda adalah waktu mati dari transistor yang digunakan untuk mengganti LED. Coba kendarai LED dari emitor alih-alih kolektor. Logika output menggerakkan basis NPN secara langsung, kolektor terhubung ke pasokan, emitor ke resistor, lalu ke LED, lalu ke ground. Karena transistor tidak pernah jenuh, itu harus mati dengan cepat. Pangkalan sedang dipaksa aktif ke tegangan rendah, yang juga harus membantu mematikannya dengan cepat.

ada rangkaian sederhana untuk pengalihan LED cepat di situs web ini. http://www.fiber-optics.info/articles/light-emitting_diode_led Belum pernah mencobanya tetapi saya sedang mengerjakan masalah yang sama. perlu waktu mematikan tercepat setelah operasi terus menerus

Untuk menambahkan informasi yang relevan dari tautan yang diposting oleh Brian O'Regan sebagai jawaban lengkap:

Dokumen ini merujuk pada tiga sirkuit umum / populer untuk drive LED digital:

1. Seri drive
2. Melangsir
3. Shunt dengan over dan under-drive

1. Seri

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

• Q1 langsung mengganti LED

Pro: Arus catu daya rata-rata rendah
Con: Kecepatan rendah (<30-50 Mb / s)

2. Shunt

^{mensimulasikan rangkaian ini}

• Q1 shunts LED - jadi debit cepat == waktu mematikan cepat

Pro: Kecepatan lebih tinggi (beberapa kali lebih cepat dari 1)
Con: Pemborosan daya lebih tinggi (sirkuit menarik lebih banyak arus saat LED daripada saat LED menyala!)

3. Shunt dengan Over & Under Drive

^{mensimulasikan rangkaian ini}

meluas 2.

• C1 mengurangi waktu switching Q1
• R3, R4 dan C2 menyediakan over-drive saat turn-on dan under-drive saat turn-off
• konstanta waktu RC tipikal untuk R3 + C2 == naik / turunnya waktu LED

Pro: kecepatan yang dihasilkan lebih tinggi dari 2.
Con: nilai-nilai yang dipilih dengan cermat diperlukan - jika tidak merusak

ringkasan:

• Untuk LED kinerja tinggi dan desain driver, waktu naik optis dapat sesingkat 1.5ns.
• Sebagian besar LED memiliki waktu mematikan yang lebih lambat.
• Di sini dengan desain hati-hati 2.5ns, waktu mematikan optik dapat dicapai.
• Sering kali ide yang baik untuk memiliki arus prategas yang kecil (beberapa persen dari arus penggerak puncak) untuk meningkatkan respons dinamis sehingga LED tidak pernah bias terbalik.

Dengan semua konsep ini, kecepatan operasi hingga sekitar 270 Mb / s dapat dicapai untuk pengaturan siap produksi.

Semua informasi ini hanya bersumber dari dokumen tertaut. Tidak ada eksperimen sendiri yang dilakukan.

Saya merasa ini adalah suntingan yang terlalu besar dari jawaban aslinya; jika itu salah, saya senang memindahkan informasi ke dalam edit.

Sudahkah Anda mempertimbangkan untuk menggunakan "driver transistor" untuk menggerakkan LED Anda? (Atau mungkin dianggap menggunakan "driver transistor" seperti yang dimaksudkan untuk digunakan, untuk menggerakkan transistor - yang kemudian mendorong LED Anda?)

Saya berbicara tentang perangkat seperti Microchip MCP14628, Texas Instruments TPS28226, dll., Tersedia di situs web pasokan elektronik favorit saya , yang semuanya menurut datasheet dapat mengubah beban kapasitif dalam 10 ns. (Mudah-mudahan LED Anda jauh lebih kecil kapasitifnya dan agar chip itu dapat beralih dengan lebih cepat).

ps: datasheet untuk masing-masing driver transistor memberikan angka besar untuk "kekuatan puncak". Angka itu hanya berlaku untuk pulsa yang sangat pendek. LED sering memiliki peringkat "daya puncak" yang serupa sekitar 4 kali dari peringkat daya kontinu. Saya mendengar bahwa sebagian besar sistem komunikasi optik dirancang dengan cermat seperti sistem menyalakan LED atau laser paling banyak satu atau dua kali sebelum mematikannya dan membiarkannya dingin - seperti satu-dari-dua pengkodean alias kode Manchester , dan satu dari empat penyandian alias PPM .

Saya mendengar desas-desus bahwa beberapa perangkat IrDA dapat berkomunikasi pada 16 Mbit / dtk, 96 Mbit / dtk, atau 1 Gbit / dtk. Apakah ini cukup dekat dengan apa yang ingin Anda lakukan sehingga Anda dapat membeli sesuatu dari rak? Atau mungkin membeli sesuatu dari rak, membukanya, dan membuat modifikasi yang relatif kecil?

Saya membuat sirkuit avalanche transistor dengan Zetex FMMT 413, 415, atau 417 TA. Alih-alih kapasitor, saya menggunakan kabel coax 50 Ohm seperti di sirkuit Blumlein. Dengan ini saya mengendarai LED hijau SMT kecil dan mendapat waktu kenaikan ~ 7 ns dan lebar pulsa ~ 10 ns (ditentukan oleh panjang kabel coax untuk sirkuit Blumlein). Anda memerlukan catu daya HV untuk transistor longsor.

Saya ingin menambahkan sirkuit ini yang saya lihat di kertas. Ini memiliki over drive dan under drive tetapi saya tidak tahu bagaimana perbandingannya dengan 3. Shunt dengan Over & Under Drive dalam jawaban Stefan Kruger. Sepertinya itu harus daya yang lebih rendah ... setidaknya ketika mati. Sekali lagi, nilai-nilai harus hati-hati sehingga arus positif memuncak pada muatan dan arus negatif memuncak pada pelepasan (dan lonjakan tegangan terkait yang diterapkan pada dioda) tidak menggorengnya, meskipun Anda mungkin dapat menempatkan TVS di sejajar untuk melindungi LED dan membuat pemilihan komponen menjadi penting tanpa mengorbankan kecepatan.

Saya belum menggunakan sirkuit ini tetapi Anda mungkin dapat meningkatkan kecepatan nyala dengan resistor bias besar secara paralel dengan MOSFET sehingga LED menjadi bias ketika dimatikan. Namun, arus bocor MOSFET mungkin cukup untuk ini atau mungkin tidak perlu dengan puncak saat ini. Saya kira Anda juga bisa mengubahnya menjadi emitor atau sumber pengikut untuk mencegah saturasi jika kecepatan transistor akhirnya menjadi faktor pembatas.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Saya tidak tahu apa aplikasi Anda, tetapi bisakah kisaran driver LED kecerahan tinggi ini menarik / digunakan?

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/5274

Ada yang serupa lainnya juga.

Saya telah melihat ke pulsa cepat sebelumnya, dan kami akhirnya menerapkan sesuatu seperti rangkaian dalam makalah ini (angka kualitas yang lebih baik di powerpoint terkait ). Ini secara efektif merupakan sirkuit pembentuk pulsa saat ini, dan Anda akan menemukan lebih banyak jika Anda mencari di "LED berdenyut nanodetik"