La forma más rápida de hacer on / off-modulación de un LED?

Necesito modular un LED rápidamente (rango de varios megahercios) activado / desactivado. Es un LED de alta potencia. He tenido algunos problemas para localizar métodos conocidos para hacer esto. Simplemente cambiar el voltaje con un FET enciende el LED rápidamente, pero el tiempo de caída se verá afectado, y para resolver eso, supongo que hay algunas soluciones diferentes, por ejemplo, ¿tal vez cambiar un sesgo inverso por un corto tiempo? ¿Algunas ideas?

Creo que el problema subyacente con el apagado es que los portadores de carga hacen que la unión pn actúe un poco como un inductor, ya que la corriente continuará por un corto tiempo después de apagar el gradiente de voltaje, pero no lo he hecho. encontrado alguna referencia sobre esto.

Sé que un diodo láser se puede modular mucho más rápido.

EDITAR: dado que esta pregunta tiene muchas vistas, permítanme agregar un poco de contexto: la aplicación para esto fue una cámara 3D que usaba un sensor CMOS de tiempo de vuelo. Esencialmente, envía luz, rebota en la escena a ser fotografiada, y el sensor de imagen puede discernir la diferencia de fase entre la luz enviada y la luz recibida. Una modulación más rápida y profunda significa una mejor resolución y menos ruido en la imagen 3D. En esta aplicación particular, 20 MHz era la tasa de modulación objetivo.

Si está intentando enviar datos de esta manera, no intente modularlos de 0% a 100%. Ir 10% -90%, esto será mucho más rápido.

Para apagarlo rápidamente, necesita 2 transistores en configuración push-pull, PNP + NPN o N-MOSFET + P-MOSFET, para que el LED en estado 'apagado' se cortocircuite a tierra. Lograr alta velocidad con BJT sería más fácil.

Si necesita sobrepasar 1-5Mhz, deberá agregar diodos Schottky anti-saturación.

Otra cosa que debe probar es el circuito puente de 4 BJT: eliminará la carga restante en el LED aún más rápido (ya que el LED se polarizará inversamente en estado apagado), pero no lo he intentado. Algunos LED podrían morir si la polarización inversa es excesiva.

Los propios LED tardan un poco en apagarse, pero creo que todavía es posible unos pocos MHz.

Parece que su problema es el tiempo de inactividad del transistor utilizado para cambiar el LED. Intente conducir el LED desde el emisor en lugar del colector. La salida lógica impulsa la base de NPN directamente, el colector conectado al suministro, el emisor a la resistencia, luego al LED, luego a tierra. Como el transistor nunca se satura, debe apagarse rápidamente. La base está siendo forzada activamente a un bajo voltaje, lo que también debería ayudar a apagarla rápidamente.

Hay un circuito simple para el cambio rápido de LED en este sitio web. http://www.fiber-optics.info/articles/light-emitting_diode_led No lo he probado pero estoy trabajando en el mismo problema. necesita un tiempo de apagado más rápido después de una operación continua

Para agregar la información relevante del enlace publicado por Brian O'Regan como respuesta completa:

El documento se refiere a tres circuitos comunes / populares para unidades digitales LED:

1. Accionamiento en serie
2. Derivación
3. Shunt con over y under-drive

1. Series

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

• Q1 cambia directamente el LED

Pro: corriente de alimentación media baja
Con: velocidad baja (<30-50 Mb / s)

2. Shunt

^{simular este circuito}

• Q1 desvía el LED, por lo que una descarga rápida == tiempo de apagado rápido

Pro: Mayor velocidad (varias veces más rápido que 1)
Con: Mayor disipación de potencia (¡el circuito consume más corriente cuando el LED está encendido que el LED!)

3. Shunt con Over & Under Drive

^{simular este circuito}

se extiende 2.

• C1 disminuye los tiempos de cambio de Q1
• R3, R4 y C2 proporcionan sobre-conducción al encender y debajo de la unidad al apagar
• constante de tiempo RC típica para R3 + C2 == tiempo de subida / caída del LED

Pro: velocidades resultantes más altas que 2.
Con: valores cuidadosamente elegidos necesarios, de lo contrario destructivos

resumen:

• Para LED de alto rendimiento y diseño de controladores, los tiempos de aumento ópticos pueden ser tan cortos como 1.5ns.
• La mayoría de los LED tienen tiempos de apagado más lentos.
• Aquí con un diseño cuidadoso se puede alcanzar el tiempo de apagado óptico de 2.5ns.
• A menudo es una buena idea tener una pequeña corriente de pre-polarización (un pequeño porcentaje de la corriente máxima de la unidad) para mejorar la respuesta dinámica y así el LED nunca se polariza inversamente.

Con todos estos conceptos, se pueden alcanzar velocidades de operación de aproximadamente 270 Mb / s para configuraciones listas para producción.

Toda esta información solo se obtiene del documento vinculado. No se ha hecho autoexperimentación.

Sentí que esta era una edición demasiado grande de la respuesta original; si eso está mal, me complace mover la información a una edición.

¿Ha considerado usar un "controlador de transistor" para controlar su LED? (¿O tal vez consideró usar un "controlador de transistor" de la forma en que estaba destinado a usarse, para conducir un transistor, que luego controla su LED?)

Estoy hablando de dispositivos como el Microchip MCP14628, el Texas Instruments TPS28226, etc., disponibles en mis sitios web de suministros electrónicos favoritos , todos los cuales según la hoja de datos pueden cambiar una carga altamente capacitiva en 10 ns. (Esperemos que su LED sea mucho menos capacitivo y que esos chips puedan cambiarlo más rápido).

ps: la hoja de datos para cada controlador de transistor proporciona un número que suena grande para "potencia máxima". Ese número solo es válido para pulsos muy cortos. Los LED a menudo tienen una clasificación de "potencia máxima" similar aproximadamente 4 veces la clasificación de potencia continua. Escuché que la mayoría de los sistemas de comunicación óptica están diseñados cuidadosamente, de modo que el sistema enciende el LED o el láser por lo menos una o dos veces antes de apagarlo y dejarlo enfriar, como la codificación de uno de los dos, también conocido como código Manchester , y codificación uno de cuatro también conocido como PPM .

Escucho rumores de que algunos dispositivos IrDA pueden comunicarse a 16 Mbit / s, 96 Mbit / s, o 1 Gbit / s. ¿Está lo suficientemente cerca de lo que quieres hacer para poder comprar algo en el estante? ¿O tal vez comprar algo del estante, abrirlo y hacer modificaciones relativamente menores?

Hice un circuito de transistor de avalancha con el Zetex FMMT 413, 415 o 417 TA. En lugar de un condensador, usé un cable coaxial de 50 ohmios como en un circuito Blumlein. Con esto conduje un pequeño LED verde SMT y obtuve un tiempo de subida de ~ 7 ns y un ancho de pulso de ~ 10 ns (determinado por la longitud del cable coaxial para el circuito Blumlein). Necesita una fuente de alimentación de alta tensión para el transistor de avalancha.

Quería agregar este circuito que vi en un artículo. Tiene tanto over drive como under drive pero no sé cómo se compara con 3. Shunt con Over & Under Drive en la respuesta de Stefan Kruger. Parece que debería ser de menor potencia ... al menos cuando está apagado. Una vez más, los valores deben ser cuidadosos para que la corriente positiva en la carga y la corriente negativa en la descarga (y su pico de voltaje asociado aplicado al diodo) no lo frenen, aunque es posible que pueda colocar un TVS en paralelo para proteger el LED y hacer que la selección de componentes sea crítica sin sacrificar la velocidad.

Todavía tengo que usar este circuito, pero es posible que pueda mejorar la velocidad de encendido con una gran resistencia de polarización en paralelo con el MOSFET para que el LED se polarice cuando está apagado. Sin embargo, la corriente de fuga MOSFET podría ser suficiente para esto o podría ser innecesaria con el pico de corriente. Supongo que también podría cambiarlo para que sea un emisor o seguidor de fuente para evitar la saturación si la velocidad del transistor termina siendo de alguna manera el factor limitante.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

No sé cuál es su aplicación, pero ¿podría ser interesante / útil esta gama de controladores LED de alto brillo?

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

Hay otros similares también.

He examinado pulsos rápidos antes, y terminamos implementando algo como el circuito en este documento (cifras de mejor calidad en un powerpoint relacionado ). Este es efectivamente un circuito de conformación de pulso de corriente, y encontrará más si busca en "LED pulsados ​​de nanosegundos"