maneira mais rápida de fazer a modulação on / off de um LED?

Preciso modular um LED rapidamente (faixa multi-megahertz) para ligar / desligar. É um LED de alta potência. Eu tive alguns problemas para localizar métodos conhecidos para fazer isso. Simplesmente alternar a voltagem com um FET acende o LED rapidamente, mas o tempo de queda sofrerá, e para resolver isso, acho que existem algumas soluções diferentes, por exemplo, talvez alternando um viés reverso por um tempo? Alguma ideia?

Eu acho que o problema subjacente ao desligamento é que os portadores de carga fazem a junção pn agir um pouco como um indutor, pois a corrente vai continuar por um tempo depois de desligar o gradiente de tensão, mas eu não encontrou alguma referência sobre isso.

Eu sei que um diodo laser pode ser modulado muito mais rapidamente.

EDIT: como esta pergunta tem muitas visualizações, deixe-me acrescentar um pouco de contexto - a aplicação para isso era uma câmera 3D usando um sensor CMOS de tempo de voo. Essencialmente, você envia luz, ela salta na cena a ser fotografada e o sensor de imagem pode discernir a diferença de fase entre a luz enviada e a luz recebida. Modulação mais rápida e profunda significa melhor resolução e menos ruído na imagem 3D. Nesta aplicação em particular, 20 MHz era a taxa alvo de modulação.

Se você estiver tentando enviar dados dessa maneira, não tente modulá-los de 0% a 100%. Vá 10% -90%, isso será muito mais rápido.

Para desligá-lo rapidamente, você precisa de 2 transistores na configuração push-pull, PNP + NPN ou N-MOSFET + P-MOSFET, para que no estado 'off' o LED seja curto-circuito. Obter alta velocidade com o BJT seria mais fácil.

Se você precisar exceder 1-5Mhz, precisará adicionar diodos Schottky anti-saturação.

Outra coisa a tentar é o circuito de ponte de 4 BJTs - ele eliminará a carga restante no LED ainda mais rápido (como o LED será polarizado inversamente no estado desligado), mas eu não tentei isso. Alguns LEDs podem morrer se o viés inverso for excessivo.

Os LEDs demoram um pouco para serem desligados, mas acho que alguns MHz ainda são possíveis.

Parece que seu problema é o tempo de desligamento do transistor usado para mudar o LED. Tente direcionar o LED do emissor em vez do coletor. A saída lógica direciona a base do NPN diretamente, o coletor conectado à fonte, o emissor ao resistor, o LED e o terra. Como o transistor nunca satura, ele deve se desligar rapidamente. A base está sendo ativamente forçada a uma baixa tensão, o que também deve ajudar a desligá-la rapidamente.

existe um circuito simples para troca rápida de LED neste site. http://www.fiber-optics.info/articles/light-emitting_diode_led Ainda não tentei, mas estou trabalhando no mesmo problema. precisa de um tempo de desligamento mais rápido após operação contínua

Para adicionar as informações relevantes do link postado por Brian O'Regan como resposta completa:

O documento refere-se a três circuitos comuns / populares para unidades de LED digitais:

1. Unidade em série
2. Shunt
3. Shunt com over e under-drive

1. Séries

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

• Q1 muda diretamente o LED

Pro: Corrente média baixa da fonte de alimentação
Con: Baixa velocidade (<30-50 Mb / s)

2. Shunt

^{simule este circuito}

• Q1 desvia o LED - para uma descarga rápida == tempo de desligamento rápido

Pro: Maior velocidade (várias vezes mais rápido que 1)
Con: Maior dissipação de energia (o circuito consome mais corrente quando o LED está do que quando o LED está aceso!)

3. Shunt com Over & Under Drive

^{simule este circuito}

estende 2.

• C1 diminui os tempos de comutação de Q1
• R3, R4 e C2 fornecem over-drive ao ligar e under-drive ao desligar
• constante de tempo RC típica para R3 + C2 == tempo de subida / descida do LED

Pro: velocidades resultantes superiores a 2.
Con: são necessários valores cuidadosamente escolhidos - caso contrário destrutivos

resumo:

• Para LEDs de alto desempenho e design de driver, os tempos de subida óptica podem ser tão curtos quanto 1,5ns.
• A maioria dos LEDs tem tempos de desligamento mais lentos.
• Aqui, com um design cuidadoso, é possível alcançar o tempo de desligamento óptico de 2,5ns.
• Geralmente, é uma boa idéia ter uma corrente de pré-polarização pequena (poucos por cento da corrente de pico) para melhorar a resposta dinâmica e, assim, o LED nunca fica polarizado inversamente.

Com todos esses conceitos, velocidades de operação de cerca de 270 Mb / s podem ser alcançadas para configurações prontas para produção.

Toda essa informação é proveniente apenas do documento vinculado. Nenhuma auto-experimentação foi feita.

Eu senti que essa era uma edição muito grande da resposta original; se estiver errado, fico feliz em transferir as informações para uma edição.

Você já pensou em usar um "driver de transistor" para acionar seu LED? (Ou talvez considere o uso de um "driver de transistor" da maneira como se destinava a ser usado, para acionar um transistor - que aciona seu LED?)

Estou falando de dispositivos como o Microchip MCP14628, o Texas Instruments TPS28226, etc., disponíveis nos meus sites de suprimentos eletrônicos favoritos , todos os quais as da folha de dados podem mudar uma carga altamente capacitiva em 10 ns. (Espero que seu LED seja muito menos capacitivo e, portanto, esses chips possam trocá-lo mais rapidamente).

ps: a folha de dados para cada driver de transistor fornece um número grande para "pico de potência". Esse número é válido apenas para pulsos muito curtos. Os LEDs geralmente têm uma classificação de "potência de pico" semelhante cerca de 4 vezes a classificação de potência contínua. Ouvi dizer que a maioria dos sistemas de comunicação óptica é projetada com cuidado, para que o sistema acenda o LED ou o laser por no máximo um ou dois bits antes de desligá-lo e deixá-lo esfriar - como uma codificação de um a dois, também conhecida como código Manchester , e codificação de um a quatro, também conhecida como PPM .

Ouvi rumores de que alguns dispositivos IrDA podem se comunicar a 16 Mbit / s, 96 Mbit / s ou 1 Gbit / s. Está perto o suficiente do que você quer fazer para comprar algo da prateleira? Ou talvez comprar algo da prateleira, abri-lo e fazer modificações relativamente pequenas?

Fiz um circuito de transistor de avalanche com o Zetex FMMT 413, 415 ou 417 TA. Em vez de um capacitor, usei um cabo coaxial de 50 Ohm, como em um circuito de Blumlein. Com isso, eu dirigi um pequeno LED verde SMT e obtive um tempo de subida de ~ 7 ns e uma largura de pulso de ~ 10 ns (determinado pelo comprimento do cabo coaxial do circuito de Blumlein). Você precisa de uma fonte de alimentação HV para o transistor de avalanche.

Eu queria adicionar esse circuito que vi em um papel. Ele tem over drive e under drive, mas não sei como ele se compara a 3. Shunt with Over & Under Drive na resposta de Stefan Kruger. Parece que deveria ter menos energia ... pelo menos quando desligado. Novamente, os valores devem ser cuidadosamente, para que a corrente positiva na carga e a corrente negativa na descarga (e o pico de tensão associado ao diodo) não o fritem, embora você possa colocar um TVS na paralelo para proteger o LED e tornar a seleção de componentes crítica sem sacrificar a velocidade.

Ainda tenho que usar este circuito, mas você poderá melhorar a velocidade de ativação com um grande resistor de polarização em paralelo com o MOSFET, para que o LED seja polarizado quando desligado. No entanto, a corrente de fuga do MOSFET pode ser suficiente para isso ou pode ser desnecessária com o pico de corrente. Suponho que você também possa alterá-lo para ser um emissor ou seguidor de fonte para evitar a saturação se a velocidade do transistor acabar sendo de alguma forma o fator limitante.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Não sei qual é a sua aplicação, mas essa faixa de drivers de LED de alto brilho pode ser de interesse / uso?

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

Existem outros semelhantes também.

Eu examinei pulsos rápidos antes e acabamos implementando algo como o circuito neste artigo (números de melhor qualidade em um powerpoint relacionado ). Este é efetivamente um circuito de modelagem de pulso e você encontrará mais se pesquisar "LEDs pulsados ​​em nanossegundos"