当把白光LED应用在背光显示或其它照明应用时，有两个重要的理由来支持为什么需要以定电流的方式来驱动它：
- (1)避免违反最大电流规格而牺牲可靠度。
- (2)取得可预测且匹配的亮度与色度。
白光LED的顺向电压在20mA的情况下通常介于3.0V的4.0V之间，假设仅简单地加上固定的顺向电压，那么顺向电流的差异可能相当地大，要解释这个情况，可以参考(图一)中由两个厂牌中各选三颗共六颗随机选择白光LED的顺向电流与顺向电压相对关系图，在此例子中，如果用3.4V来推动这六颗LED，依LED厂牌的不同，将会造成由10mA到44mA的顺向电流差异。
| 《图一由两个厂牌中各选三颗共六颗随机选择白光LED的顺向电流与顺向电压相对关系图，需注意的是图中任意电压点的顺向电流差异相当大，例如在3.4V时变化范围从10mA到44mA。》 |
|
LED电流规格的限制
| 《图一由两个厂牌中各选三颗共六颗随机选择白光LED的顺向电流与顺向电压相对关系图，需注意的是图中任意电压点的顺向电流差异相当大，例如在3.4V时变化范围从10mA到44mA。》 |
|
若考虑到可靠度，更须注意不要违反LED的最高电流规格限制，典型的应用上大约为30mA，但如(图二)中所示，在环境温度升高时最大容忍电流值将会下降。通常会将电流限制在20mA以下以便能够达到忍受50℃的运作环境，整合(图一)与(图二)中所得到的资讯，可以辨别出使用定电压来推动白光LED并非可靠的解决方案。
| 《图二 在环境温度上升时，白光LED所能容忍的最大电流值将会下降》 | 数据源：Nichia |
|
另一方面，必须留意白光LED的亮度与色度在测试上以采用定电流推动会有最佳的控制效果，(图三)为常见白光LED的规格。
| 《图三 常见白光LED的规格》 | 数据源：Nichia |
|
(图三)对普通的白光LED而言，整个电气规格通常采用顺向电流IF=20mA的环境来测试，因此要得到可预测且匹配的亮度与色度，通常推荐使用定电流的驱动方式。
电源电路内部分析
(图四)～(图七)提供了推动白光LED四种常见的电源电路，(图八)～(图十)则列出随机选择六颗白光LED的测试相对稳压精确度，且白光LED前向电压（Vf）差异会因为所采用的稳压线路不同而对电流的稳定精确度造成不同的影响。显示由两个厂牌中各选三颗共六颗随机选择白光LED的Vf曲线，其中稳压器输出负载曲线与LED Vf曲线交叉点就是稳压点。图四～图七中，稳压输出的负载曲线被与LED的Vf曲线一起画出，其中曲线的交叉点就是每个LED的稳压点。
图四～图七中的电路显示如何使用电压稳压器与镇流电阻来控制LED的电流，该作法的优点是可以选用多种电压稳压器，同时只需将稳压器的一端连接到LED上，缺点则为，由于镇流电阻所带来的功率耗损以及LED的顺向电流没有被精确控制，因此效率不佳。 (图十)则显示了六颗随机选择的白光LED电流变化可以从14.2mA到18.4mA，同时A厂牌的产品平均亮度比B厂牌高大约2mA。
(图五)的电路则控制流到LED的整体电流，其中镇流电阻则用来控制各LED间电流的匹配，MAX1910则为此类型电流稳定元件的例子，该电路主要是以制造商同批产品中LED的匹配程度较高，而在批号或厂牌之间的变动则较大的情况做假设，基于这样的假设，可以将镇流电阻缩小以降低一半左右的功率消耗，同时还能提供与前述电路差不多的电流控制效能。
(图九)显示这样的电路应用在六颗随机选择的LED上时，电流变化从15.4mA到16.9mA，但是厂牌A间的差异更小，同时厂牌A与厂牌B的平均电流都大约为17.5mA/LED。这个设计的缺点为，在镇流电阻上还是有不少的功率消耗，同时LED的电流也无法完美匹配，不过从另一个角度来看，该电路倒提供一个效能与电路简化间相当好的平衡选择。
(图六)的电路则独立控制每个LED的电流而不需使用镇流电阻，在这里电流的稳定精确度与匹配度由每个独立电流控制器的精确度所决定，MAX1570为这类型电流稳定器的一个例子，可以带来约2％的电流精确度以及0.3％的电流匹配度，由于电流稳定器为低压降设计，因此可以达到相当高的效率。
(图十)显示对所有六颗随机选择的白光LED来说，稳定电流为固定的17.5mA，省略镇流电阻虽然可以节省电路板空间，但却需要在稳压器与LED之间有四个连接点，这类型的电路代表一个几乎可以与采用电感器解决方案匹配的高效能解决方案。
(图七)则为采用电感式升压转换器来稳定电流的电路,其中低回馈临界点可以将电流感测电阻的功率耗损降到最低。由于LED是以串列的方式连接，因此在任何情况下LED电流都能完美地匹配，电流的精确度则由稳压器的回馈临界精确度决定，不受LED前向电压变化的影响，MAX1848与MAX1561为这类型电流稳定器的代表，并分别以达到三颗LED时87％与六颗LED时84％的高效率（PLED/PIN），其它的优点还包括在稳压器与LED之间只需两个连接点，同时串列连接的LED也不受所采用升压转换器的影响，为设计者带来相当大的弹性。这个电路的缺点则为电感器的尺寸，特别是高度以及成本与所发出的EMI杂讯。 （作者任职于Maxim Integrated Products）
相關產業類別
相關關鍵字
相關產品類別
相關網站單元