cách nhanh nhất để thực hiện bật / tắt điều chế đèn LED?


23

Tôi cần điều chỉnh nhanh đèn LED (phạm vi đa megahertz). Đó là một đèn LED công suất cao. Tôi đã gặp một số khó khăn trong việc định vị bất kỳ phương pháp nổi tiếng nào để làm điều này. Đơn giản chỉ cần chuyển đổi điện áp bằng FET bật đèn LED một cách nhanh chóng nhưng thời gian rơi sẽ bị ảnh hưởng, và để giải quyết điều đó, tôi đoán có một số giải pháp khác nhau, ví dụ có thể chuyển đổi theo xu hướng ngược trong một thời gian ngắn? Có ý kiến ​​gì không?

Tôi nghĩ vấn đề cơ bản của việc tắt là các hạt mang điện làm cho điểm nối pn hoạt động giống như một cuộn cảm trong đó dòng điện sẽ tiếp tục trong một thời gian ngắn sau khi tắt độ dốc điện áp, nhưng tôi vẫn không tìm thấy bất kỳ tài liệu tham khảo về điều này.

Tôi biết rằng một diode laser có thể được điều chế nhanh hơn nhiều.

EDIT: vì câu hỏi này có rất nhiều lượt xem, hãy để tôi thêm một số bối cảnh - ứng dụng cho đây là máy ảnh 3D sử dụng cảm biến CMOS thời gian bay. Về cơ bản, bạn phát ra ánh sáng, nó dội vào cảnh cần chụp và cảm biến hình ảnh có thể nhận ra độ lệch pha giữa ánh sáng được gửi và ánh sáng nhận được. Điều chế nhanh hơn và sâu hơn có nghĩa là độ phân giải tốt hơn và ít nhiễu hơn trong hình ảnh 3D. Trong ứng dụng cụ thể này, 20 MHz là tốc độ điều chế đích.


Laser không có nghĩa là có thể so sánh với đèn LED (ngoại trừ cả hai đều phát ra ánh sáng). Laser nhanh nhất nhưng nhanh hơn lần so với đèn LED. 109
stevenvh

4
@stevenvh: vâng, đủ điều kiện là "nhanh hơn nhiều" phải không? ;)
Bjorn Wesen

4
Tại sao điốt laser có thể được điều chế nhanh hơn so với điốt phát sáng thông thường?
endolith

Câu trả lời:


11

Nếu bạn đang cố gửi dữ liệu theo cách này, đừng cố điều chỉnh dữ liệu 0% -100%. Đi 10% -90%, đây sẽ là cách nhanh hơn.

Để tắt nó nhanh chóng, bạn cần 2 bóng bán dẫn trong cấu hình kéo đẩy, PNP + NPN hoặc N-MOSFET + P-MOSFET, để đèn LED ở trạng thái tắt sẽ được nối đất. Đạt được tốc độ cao với BJT sẽ dễ dàng hơn.

Nếu bạn cần vượt quá 1-5Mhz, bạn sẽ cần thêm điốt Schottky chống bão hòa.

Một điều khác để thử là mạch cầu nối ra khỏi 4 BJT - nó sẽ loại bỏ điện tích còn lại trong LED nhanh hơn (vì đèn LED sẽ bị phân cực ngược ở trạng thái tắt), nhưng tôi đã không thử điều đó. Một số đèn LED có thể chết nếu đảo ngược quá nhiều.


cảm ơn câu trả lời của bạn, nó là một cái gì đó như thế này tôi đã thử nghiệm! câu hỏi thêm: bạn có ý nghĩa gì với 0-100 chậm hơn 10-90%? rõ ràng tổng thời gian tăng / giảm sẽ chậm hơn, nhưng nếu tốc độ cạnh tăng / giảm là như nhau, thì vùng mắt tăng tổng cộng và giúp điều chế của tôi. Tại sao một thiết lập BJT nhanh hơn bằng cách này? Việc thiếu điều chế cổng FET?
Bjorn Wesen

2
Có, lái MOSFE ở tốc độ cao là khó. Về điều 10-90 - tăng từ tắt công tắc chậm hơn từ 10% độ sáng. Vì vậy, do các ổ đĩa DVD-RW, ví dụ, phương pháp này được sử dụng - laser không bao giờ tắt, nhưng ở trạng thái "tắt", năng lượng của nó thấp hơn đáng kể.
BarsMonster

2
Ngoài ra, dường như tôi đã sai khoảng 90% - không quan tâm đến điều đó, 2 trường hợp là 0-100% và 10-100%, không phải 0-100 và 10-90.
BarsMonster

@BarsMonster Bạn nên chỉnh sửa nhận xét ban đầu của mình với bản sửa lỗi cho điều 10 - 100%
Shadetheartist

6

Bản thân đèn LED mất một ít thời gian để tắt, nhưng tôi nghĩ rằng một vài MHz vẫn có thể.

Có vẻ như vấn đề của bạn là thời gian tắt của bóng bán dẫn được sử dụng để chuyển đổi đèn LED. Hãy thử lái đèn LED từ bộ phát thay vì bộ thu. Đầu ra logic truyền trực tiếp cơ sở của NPN, bộ thu được kết nối với nguồn cung cấp, bộ phát tới điện trở, sau đó tới đèn LED, sau đó tiếp đất. Vì bóng bán dẫn không bao giờ bão hòa, nên nó sẽ tắt nhanh chóng. Cơ sở đang được tích cực buộc đến một điện áp thấp, điều này cũng sẽ giúp tắt nó nhanh chóng.


vâng, ít nhất tôi sẽ thử với FET với thời gian tắt được chỉ định nhanh hơn - mặc dù chỉ cần di chuyển phí cổng là một yếu tố phân định cũng như vậy nên cần có bộ đệm. Bạn có nghĩ rằng một BJT thực sự sẽ hoạt động tốt hơn trong trường hợp này? Tôi đang kéo 2A ...
Bjorn Wesen

Δt= =(Stôiewrmộtte)*ΔV

<strike> một trong những bóng bán dẫn chuyển đổi lưỡng cực mà chúng ta đã thấy vào ngày khác có thể giúp đỡ được không? Tôi nhớ rằng chúng dường như có thời gian chuyển đổi nhanh hơn so với bjts NPN bình thường </ strike> Nevermind Tôi đoán chúng dành cho các ứng dụng điện áp cao
NickHalden

@JGord: Tôi đã không thực sự nói về dV / dt. Trong trường hợp này, chúng tôi đang chuyển đổi hiện tại, không phải điện áp. Một BJT bão hòa phải mất một thời gian để tắt vì có rất nhiều tàu sân bay thiểu số trong căn cứ. Chúng treo xung quanh sau khi dòng điện cơ sở bị tắt, gây ra sự dẫn điện cho đến khi cuối cùng được sử dụng hết. Một BJT không bao giờ bão hòa trong chế độ theo dõi phát, do đó có thể tắt nhanh chóng. Không, một cực phát chuyển đổi lưỡng cực sẽ không thích hợp ở đây.
Olin Lathrop

4

có một mạch đơn giản để chuyển đổi đèn LED nhanh trên trang web này. http://www.fiber-optics.info/articles/light-emmit_diode_led Không thử nó nhưng tôi đang làm việc với cùng một vấn đề. Cần thời gian tắt nhanh nhất sau khi hoạt động liên tục


2
Bạn có thể mang một số thông tin liên kết đến câu trả lời của bạn? Khi liên kết đó chết, câu trả lời của bạn trở nên vô dụng.
stevenvh

3

Để thêm thông tin liên quan từ liên kết được đăng bởi Brian O'Regan dưới dạng câu trả lời đầy đủ:

Tài liệu đề cập đến ba mạch phổ biến / phổ biến cho các ổ đĩa LED kỹ thuật số:

  1. Ổ đĩa
  2. Shunt
  3. Shunt với hơn và dưới ổ đĩa

1. Dòng

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab

  • Q1 trực tiếp chuyển đổi đèn LED

Pro: Dòng cung cấp điện trung bình thấp
Con: Tốc độ thấp (<30-50 Mb / giây)

2. Shunt

sơ đồ

mô phỏng mạch này

  • Q1 tắt đèn LED - vì vậy, xả nhanh == thời gian tắt nhanh

Pro: Tốc độ cao hơn (nhanh hơn vài lần sau đó 1)
Con: Tản điện cao hơn (mạch sẽ thu được nhiều dòng điện hơn khi đèn LED so với khi đèn LED bật!)

3. Chuyển đổi với ổ đĩa trên & dưới

sơ đồ

mô phỏng mạch này

kéo dài 2.

  • C1 giảm thời gian chuyển mạch của Q1
  • R3, R4 và C2 cung cấp ổ đĩa quá mức khi bật và tắt ổ đĩa khi tắt
  • hằng số thời gian RC điển hình cho R3 + C2 == thời gian tăng / giảm của đèn LED

Pro: tốc độ kết quả cao hơn 2.
Con: các giá trị được lựa chọn cẩn thận cần thiết - nếu không thì sẽ phá hủy

tóm lược:

  • Đối với đèn LED hiệu suất cao và thiết kế trình điều khiển, thời gian tăng quang có thể chỉ là 1,5ns.
  • Hầu hết các đèn LED có thời gian tắt chậm hơn.
  • Ở đây với thiết kế cẩn thận thời gian tắt quang 2,5ns có thể đạt được.
  • Nó thường là một ý tưởng tốt để có một dòng điện thiên vị nhỏ (vài phần trăm của dòng ổ đĩa cực đại) để cải thiện phản ứng động và do đó đèn LED không bao giờ bị phân cực ngược.

Với tất cả các khái niệm này, tốc độ hoạt động lên tới khoảng 270 Mb / giây có thể đạt được cho các thiết lập sẵn sàng sản xuất.


Tất cả thông tin này chỉ có nguồn gốc từ các tài liệu được liên kết. Không có tự thử nghiệm đã được thực hiện.


Tôi cảm thấy rằng đây là một chỉnh sửa quá lớn của câu trả lời ban đầu; nếu đó là sai, tôi rất vui khi chuyển thông tin thành chỉnh sửa.


1

Bạn đã cân nhắc sử dụng "trình điều khiển bóng bán dẫn" để điều khiển đèn LED chưa? (Hoặc có lẽ đã cân nhắc sử dụng "trình điều khiển bóng bán dẫn" theo cách nó được sử dụng, để lái một bóng bán dẫn - sau đó điều khiển đèn LED của bạn?)

Tôi đang nói về các thiết bị như Microchip MCP14628, Texas TPS28226, v.v., có sẵn tại các trang web cung cấp điện tử yêu thích của tôi , tất cả các yêu cầu bảng dữ liệu có thể chuyển đổi tải điện dung cao trong 10 ns. (Hy vọng rằng đèn LED của bạn ít điện dung hơn và vì vậy những con chip đó có thể chuyển đổi nó nhanh hơn).

ps: biểu dữ liệu cho mỗi trình điều khiển bóng bán dẫn cung cấp một số âm lớn cho "công suất cực đại". Con số đó chỉ có giá trị cho các xung rất ngắn. Đèn LED thường có mức "công suất cực đại" tương tự khoảng 4 lần so với mức công suất liên tục. Tôi nghe nói rằng hầu hết các hệ thống truyền thông quang học được thiết kế cẩn thận như vậy hệ thống bật đèn LED hoặc laser nhiều nhất một hoặc hai lần trước khi tắt và để cho nó nguội - chẳng hạn như mã hóa một trong hai hay còn gọi là mã Manchester , và mã hóa một trong bốn hay còn gọi là PPM .

Tôi nghe tin đồn rằng một số thiết bị IrDA có thể giao tiếp với tốc độ 16 Mbit / s, 96 Mbit / s hoặc 1 Gbit / s. Điều này có đủ gần với những gì bạn muốn làm mà bạn có thể mua một cái gì đó ngoài kệ không? Hoặc có thể mua một cái gì đó từ kệ, mở nó ra, và sửa đổi tương đối nhỏ?


1

Tôi đã thực hiện một mạch bán dẫn tuyết lở với Zetex FMMT 413, 415, hoặc 417 TA. Thay vì tụ điện, tôi đã sử dụng cáp dỗ 50 Ohm như trong mạch Blumlein. Với điều này, tôi đã lái một đèn LED nhỏ màu xanh lá cây SMT và có thời gian tăng ~ 7 ns và độ rộng xung ~ 10 ns (được xác định bởi độ dài của cáp dỗ cho mạch Blumlein). Bạn cần một nguồn cung cấp năng lượng HV cho bóng bán dẫn tuyết lở.


3
Một sơ đồ sẽ giúp làm cho câu trả lời của bạn hữu ích hơn. Cho đến khi bạn có thêm một chút đại diện, bạn có thể tải nó lên một trang lưu trữ hình ảnh miễn phí và bao gồm một liên kết trong câu trả lời của bạn. Ai đó sau đó sẽ chỉnh sửa câu trả lời của bạn để đặt hình ảnh nội tuyến.
Photon

1
Ngoài ra, lời chào và lời chào không được sử dụng ở đây. Một biểu tượng với tên người dùng của bạn sẽ tự động được thêm vào tất cả các bài đăng của bạn. Nếu bạn muốn chia sẻ thông tin liên lạc của mình, bạn có thể đặt nó trên trang người dùng của bạn.
Photon

1

Tôi muốn thêm mạch này mà tôi thấy trong một bài báo. Nó có cả ổ đĩa và ổ đĩa nhưng tôi không biết làm thế nào nó so sánh với 3. Mặc dù vậy, câu trả lời của Over & Under Drive trong câu trả lời của Stefan Kruger. Có vẻ như nó nên có sức mạnh thấp hơn ... ít nhất là khi tắt. Một lần nữa, các giá trị phải được cẩn thận để cực đại dòng dương trên điện tích và cực đại dòng âm trên phóng điện (và điện áp tăng đột biến của chúng được áp dụng cho diode) không rán nó, mặc dù bạn có thể đặt TVS vào song song để bảo vệ đèn LED và làm cho lựa chọn thành phần trở nên quan trọng mà không làm giảm tốc độ.

Tôi vẫn chưa sử dụng mạch này nhưng bạn có thể cải thiện tốc độ bật với điện trở phân cực lớn song song với MOSFET để đèn LED bị lệch khi tắt. Tuy nhiên, dòng rò MOS MOS có thể là đủ cho điều này hoặc có thể không cần thiết với đỉnh hiện tại. Tôi cho rằng bạn cũng có thể thay đổi nó thành một nguồn phát hoặc theo dõi nguồn để tránh bão hòa nếu tốc độ bóng bán dẫn kết thúc bằng cách nào đó là yếu tố giới hạn.

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab


0

Tôi không biết ứng dụng của bạn là gì, nhưng liệu trình điều khiển LED độ sáng cao này có thể được quan tâm / sử dụng không?

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

Có những cái tương tự khác là tốt.


2
cảm ơn, nhưng nguồn cung cấp hiện tại của bộ chuyển mạch quá chậm để điều khiển đèn LED được điều chế trừ khi nó được thực hiện dưới dạng điều khiển trung bình thuần túy - ví dụ: nếu bạn điều chỉnh bật / tắt với chu kỳ 50/50, bạn có thể sử dụng trình điều khiển hiện tại để cung cấp hiện tại trung bình. nhưng đối với ứng dụng của tôi, tôi không thực sự cần một dòng siêu ổn định, đó là bật / tắt thực tế, đây là điều quan trọng và dù sao nó cũng phải được thêm vào chip được đề cập bên ngoài. vấn đề ở đây chủ yếu là về vật lý LED và FET / BJT, chứ không phải điều khiển hiện tại (một điện trở nối tiếp sẽ làm).
Bjorn Wesen

0

Tôi đã xem xét các xung nhanh trước đó và cuối cùng chúng tôi đã thực hiện một cái gì đó giống như mạch trong bài viết này (số liệu chất lượng tốt hơn trong một powerpoint liên quan ). Đây thực sự là một mạch định hình xung hiện tại và bạn sẽ tìm thấy nhiều hơn nếu bạn tìm kiếm trên "đèn LED xung nano giây"

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.