白光LED从几年前发明之后应用日益普及，由于白光LED比普遍使用的白炽灯泡更接近自然光，同时比萤光管更容易使用，因此在各种照明应用──如闪光灯与掌上型电子设备的显示背光领域，逐渐拥有越来越大的市场占有率。但是白光LED本身也拥有一些使用上的技术问题。

白光LED常见技术问题

在使用白光LED时最明显的问题是它们的匹配效果较差，例如一个普通的白光LED在20mA电流流过时，前向电压（Vf）规格的范围最小为3.0V，通常为3.5V，最大为4.0 V，因此相当明显地，采用定电压源并不是一个良好的解决方案，虽然要达相同亮度的最佳方法是以同样的电流推动每一个LED，但是这样做的成本却相当昂贵，因此大部份的应用都采用简单的固定偏压以及镇流电阻，如(图一)。

《图一 使用5V固定偏压与75Ω镇流电阻来达到大约相同的白光LED亮度匹配》

采用像图一这样的电路设计时，通常可以得到不错的亮度匹配效果，但是，有量产经验的人就知道，每次生产线出来的产品会有相当类似的特性，但不同批的产品却可能有较大的差异，白光LED也是一样，在量产时最困扰的问题是必须要对每一批进货的LED加以检测，然后再选用不同的镇流电阻，如果LED的供货来源不只一家的话，那么问题就更加严重。

不同厂牌白光LED测试实验

要解释这个情况，我们从三家不同制造商购买三种不同的白光LED，然后经过图一的电路加以测试，A品牌购自业界领先的白光LED制造商，这些LED采用小型塑胶封装供货，B品牌则由业界二线白光LED制造商取得，并以卷带式包装供货，C品牌则由小型的制造商生产，直接在普通的电子零件贩售处购买，LED为分别独立包装，测试得到的结果可列在(表一)。

《表一 白光LED测试实验结果列表》 注释:为了评估采用图一电路生产的效果，我们由三家不同的制造商购得三种不同的LED，然后测量它们的电流，请注意品牌间的匹配情况相当地糟，在表中可以看出平均标准误差高达3.27mA。

由(表一)中标准误差（Stdev）栏位中我们可以看出，每个品牌产品本身的匹配效果基本上还不错，事实上品牌A与品牌B拥有相当好的匹配特性，而分别独立包装的C品牌LED之间也与预期一样在匹配上较差，表中品牌产品本身的优值（figure-of-merit）0.54mA是由标准误差的平均值所取得。

从表一中的平均值（Avg）栏位我们可以看出，品牌与品牌间的匹配相当地差，品牌A所耗用的电流最高，平均为24.6mA，品牌B则最低，平均为18.3mA ，如果我们将品牌与品牌间的优值3.27mA是由平均值的标准误差所取得。

白光LED电流误差解决方案

如前面所说，解决方案最主要的目的是要稳定分别独立的LED电流，或者是最少一个LED的电流，以便提供更好的分批进料或不同品牌零件之间在整个生产过程中的匹配效果，但是这些解决方案通常需要相当昂贵的晶片，不过如果成本的考量比匹配的精确度还要重要的话，那么采用价廉的低压降（Low-Dropout；LDO）线性稳压器将能够提供足够的效果，避免在需要在每一批新的LED生产组装时调整镇流电阻，(图二)为如何使用透过采用价廉的LDO元件可以自动调整偏压，大幅改善分批进料或不同品牌白光LED 之间特性差异所造成的亮度匹配问题。在这里LDO会对其中一个LED的前向电压自动调整偏压。

《图二 LDO作为采用半电流半电压稳压模式的电路》

为了证明(图二)的电路所带来的好处，我们将先前用来测试的三种不同品牌LED使用(图二)的电路再一次加以测试，测试结果可见(表二)，虽然品牌本身的匹配会有些微的牺牲（0.77mA较高于表一的0.54mA），但是不同品牌间​​的匹配则有340％的改善（0.96mA与表一的3.27mA比较）。

《表二 采用电路解决方案后的白光LED测试结果》 注释:为了评估(图二)电路的匹配表现，我们采用与前面相同的三种不同品牌白光LED再一次进行测试，请注意不同品牌间的匹配效果拥有大幅的改善，例如表中的0.96mA平均标准误差与表一的3.27mA比较。

(图二)中的LDO元件必须是可外部可调的形式，如拥有1.25V回馈临界点（Vset）的MAX8863，同时加入一个小型SOT-23包装LDO元件所带来的体积与成本，将会因为LDO本身拥有待机控制接脚，因此可以省去图一中的N通道FET来做为开关或PWM亮度调整控制而有所补偿。

(图三)为将(图二)电路针对每颗LED流过15mA电流加以修改的结果，因为这是大部份采用表面黏着式LED作为背光应用的便携式产品规格，MAX8863可以在15mA下推动高达八颗LED，同时在不同批号或不同品牌时都能提供良好的亮度匹配效果。此外由于LED的前向电压以及横跨镇流电阻上的电压在15mA时会更低，因此所需的最低输入电压也可以降低。

《图三 将(图二)电路针对每颗LED流过15mA电流加以修改的结果》

结语

采用LDO还拥有其他的好处，例如LED短路保护，更宽广的输入电压范围以及如果与其他电路共用5V电源时更好的PSRR值等，同时品牌A的LED再也不会发生温度过高的情况，将可以有效降低功率消耗过大所带来的问题。

（作者任职于Maxim Integrated Products）