使用固定偏置電壓和鎮流電阻為白光發射二極管（LED）供電的簡單傳統方法會導致LED之間的亮度匹配不佳。這是由于LED正向電壓變化很大，有時高達1V。廉價的LDO線性穩壓器可以通過調節LED電流和偏置電壓來響應其中一個LED的正向電壓，將亮度匹配提高240%。

自幾年前發明以來，白光發光二極管（LED）一直在穩步普及。由于它們提供比白熾燈泡更白的光，并且比熒光燈管更易于使用，因此它們在各種照明應用中穩步獲得市場份額，例如手持電子設備中的手電筒和顯示器背光。然而，白光LED存在自己的一系列技術問題。

使用白光LED時最明顯的問題是它們的匹配有點差。例如，正向電壓Vf的典型白光LED規格在20mA時可能讀數為3.0V（最小值）、3.5V（典型值和4.0V最大值）。顯然，恒壓源不是解決方案。雖然實現匹配亮度的推薦方法是以相同的電流驅動每個LED，但這可能很昂貴;因此，大多數應用僅使用固定偏置電壓和鎮流電阻，如圖1所示。

圖1.大多數應用只需使用固定偏置電壓（本例中為5V）和鎮流電阻（本例中為75Ω）即可實現近似白光LED亮度匹配。

在設計如圖1所示的電路時，通常可以實現相當好的亮度匹配。然而，正如大多數參與大規模生產的人所知道的那樣，一個接一個地從裝配線上出來的產品表現出相當一致的特性，但在生產過程中，可能會出現大量的批次差異。當然，這適用于白光LED。通常，生產難題隨之而來，其中需要對每批新LED進行表征并選擇不同的鎮流電阻值。如果使用多個白光LED供應商，問題將進一步加劇。為了證明這一點，我們購買了來自三家制造商的三款白光LED，并使用圖1所示電路進行了測試。品牌A是從領先的白光LED制造商那里購買的，LED裝在一個小塑料袋里。B品牌是從第二大白光LED制造商那里購買的，LED以膠帶形式到達。C品牌，從較小的制造商，在當地的一家電子商店購買，LED是單獨包裝的。結果如表1所示。為了評估圖1電路的可制造性，購買了來自三家制造商的三個白光LED，并測量了LED電流。請注意，品牌與品牌的匹配很差，如平均值的3.27mA標準差所示。

從表1的“Stdev”標準差列可以看出，每個品牌內的匹配度都相當不錯。事實上，A品牌和B品牌表現出非常好的匹配。正如預期的那樣，品牌C的獨立封裝LED的匹配略松。品牌內匹配的品質因數0.54mA是通過取標準差的平均值獲得的。

從表1的“平均”平均值列可以看出，品牌與品牌的匹配相當差。品牌A消耗最多（平均24.6mA），而品牌B消耗最少（平均18.3mA）。品牌與品牌匹配的品質因數 3.27mA 是通過取平均值的標準差獲得的。

如前所述，調節單個LED電流或至少一個LED電流的解決方案將在產品的制造壽命內提供更好的批次間和品牌間匹配。然而，這些解決方案通常需要相當昂貴的IC。值得慶幸的是，如果成本比完美匹配更值得關注，那么廉價的低壓差（LDO）線性穩壓器可以提供足夠的優勢，避免每批新LED調整鎮流電阻值。圖2顯示了如何在介于電壓和電流調節模式中使用LDO，該模式根據其中一個LED的正向電壓自動改變偏置電壓。

圖2.通過添加廉價的LDO使偏置電壓自動可變，亮度 白光LED批次間和/或品牌間差異的匹配將得到顯著改善。

為了證明圖2的優勢，再次測試了來自三家制造商的相同三個LED，結果如表2所示。雖然在品牌內匹配方面略有妥協（0.77mA，表1為0.54mA），但品牌間匹配提高了340%（0.96mA，表1為3.27mA）！為了評估圖2電路的匹配性能，再次測試了相同的三批三個白光LED。請注意，品牌間匹配有了很大的改善，如平均值的0.96mA標準差與表1中的3.27mA所示。

注意，圖2中的LDO需要為外部可調類型，例如MAX8863，其反饋門限為1.25V（Vset）。此外，由于LDO具有關斷引腳，因此增加小型SOT-23封裝LDO的尺寸和成本被部分抵消，因此圖1所示的N溝道FET不再需要用于開/關或PWM調光控制。LDO還具有其他優點，例如LED短路保護、更寬的輸入電源電壓范圍，以及在5V電源由其他電路共享的情況下的PSRR。此外，A品牌LED不再“熱”運行，從而減少了功耗壓力問題。

圖3顯示了如何修改圖2中每個LED的15mA電流，這是大多數使用表面貼裝白光LED的便攜式背光應用的要求。MAX8863支持多達8個LED，每個LED電流為15mA。由于LED的正向電壓和鎮流電阻兩端的電壓在15mA時較小，因此最小輸入電壓也較低。

圖3.MAX8863 LDO可以驅動1至8個白光LED，每條LED的電流為15mA，無論LED批次間或品牌間差異如何，亮度匹配良好。

審核編輯：郭婷