許多便攜式或采用電池供電的設備使用白光LED作為背光。 特別是PDA彩色顯示器需要白色背景光，以恢復所希望的色彩,，恢復色彩要與原物很接近。未來的3G手機支持圖片和視頻數(shù)據(jù),，這也需要白色背光。 數(shù)碼照相機,、MP3播放器和其它視頻,、音頻設備也包括需要白色背光的顯示器。 在絕大多數(shù)應用中,，單個白光LED是不夠的,，需要同時驅(qū)動幾個LED。 必須采用特定的操作,，以確保它們的強度和色彩一致,，即使是在電池放電或其它條件變化時。 圖7給出了一組隨機挑選的白光LED的電流-電壓曲線,。在這些LED上加載3.3V電壓(上端虛線)會產(chǎn)生2mA至5mA范圍的正向電流,，導致不同亮度的白光。 該區(qū)域中(如圖5所示)Y坐標變化很劇烈,，會導致顯示色彩的不真實,。 同樣,，LED也具有不同的光強,，這會產(chǎn)生不均勻的亮度。 另外一個問題是所需的最小供電電壓,，LED要求高于3V的電壓驅(qū)動,，若低于該電壓，幾個LED可能會完全變暗,。

圖7：曲線顯示了不同白光LED的電流-電壓特性之間的相當大的差異,，甚至是從同一產(chǎn)品批次中隨機挑選的LED，因此用恒定的3.3V驅(qū)動這樣幾個并聯(lián)的LED會導致不同亮度的白光(上虛線),。 鋰電池在完全充滿電時可以提供4.2V的輸出電壓,，在很短的一段工作時間內(nèi)會下降到標稱的3.5V,。由于電池放電，其輸出電壓會進一步下降到3.0V,。如果白光LED直接由電池驅(qū)動,，如圖3所示，則會產(chǎn)生如下問題： 首先,，當電池充滿電時,，所有的二極管都被點亮，但會具有不同的光強和色彩,。當電池電壓下降至其標稱電壓時,，光強減弱，并且白光間的差異變得更大,。因此,，設計人員必須考慮電池電壓和二極管正向電壓的數(shù)值，而需要計算串聯(lián)電阻的阻值,。(隨著電池徹底放電,，部分LED將會完全熄滅。) 帶有電流控制的電荷泵 LED供電電源的目標是提供一個足夠高的輸出電壓,，并且在并聯(lián)連接的LED上加載同樣的電流,。注意(如圖5所示)，如果并聯(lián)配置的所有LED具有一致的電流,，那么所有的LED將會具有相同的色彩坐標,。Maxim提供帶有電流控制的電荷泵，以實現(xiàn)這一目標(MAX1912),。 圖8所示的三個并聯(lián)的LED,，電荷泵具有較大量程，可以提高輸入電壓至1.5倍,。早期的電荷泵只能簡單的使輸入電壓倍壓,，而新的技術(shù)則提供了更好的效率。將輸入電壓升高至恰好可以驅(qū)動LED工作的電平,。連接至SET(10引腳)的電阻網(wǎng)絡保證所有LED的電流一致,。內(nèi)部電路保持SET電平在200mV，這樣就可以計算出流經(jīng)每個LED的電流ILED=200mV/10=20mA,。 如果某些二極管需要較低的電流,，可以同時并聯(lián)驅(qū)動3個以上的LED，MAX1912的輸出電流可達60mA,。進一步的應用和圖表可以參考MAX1912數(shù)據(jù)資料,。

圖8：IC內(nèi)部包括電荷泵和電流控制，電荷泵為白光LED提供足夠的驅(qū)動電壓,，而電流控制通過給每個LED加載同樣的電流來確保均勻的白光,。 簡單電流控制 如果系統(tǒng)提供高于二極管正向?qū)妷旱碾娖?，白光LED可以很容易的被驅(qū)動。例如,，數(shù)碼照相機通常包括一個 5V供電電源,。如果那樣的話，就不需要升壓功能,，因為供電電壓足以驅(qū)動LED,。對于圖8所示電路，應該選擇一個匹配的電流源,。比如,，MAX1916可以同時驅(qū)動3個并聯(lián)的LED(如圖9所示)。

圖9：單個外部電阻(RSET)設定流經(jīng)每個LED的電流數(shù)值,，在IC的使能引腳(EN)上加載脈寬調(diào)制信號可以實現(xiàn)簡單的亮度控制(調(diào)光功能),。 工作簡單：電阻RSET設定加載至所連LED的電流。這種方法占用很少的PCB空間,。除IC(小巧的6引腳SOT23封裝)和幾個旁路電容之外,，僅需要一個外部電阻。IC具有極好的電流匹配,，不同LED之間差別0.3%,。這種結(jié)構(gòu)提供了相同的色彩區(qū)域，因此每個LED具有一致的白光亮度,。 調(diào)光改變光強 某些便攜式設備根據(jù)環(huán)境光線條件來調(diào)節(jié)其光輸出亮度,，有些設備在一段較短的空閑時間之后通過軟件降低其光強。這都要求LED具有可調(diào)光強,，并且這樣的調(diào)節(jié)應該以同樣的方式去影響每路正向電流,，以避免可能的色彩坐標偏移。利用小型數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制流經(jīng)RSET電阻的電流可以得到均勻的亮度,。 6位分辨率的轉(zhuǎn)換器,，比如帶有I2C接口的MAX5362或者帶有SPI接口的MAX5365，能夠提供32級亮度調(diào)節(jié)(如圖10所示),。由于正向電流會影響色彩坐標,，因此LED白光會隨著光強的變化而改變。但是這并不是問題,，因為相同的正向電流會使得這個組里的每個二極管都發(fā)出同樣的光,。

圖10：數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過一致改變LED的正向電流來控制LED的調(diào)光,。 使色彩坐標不發(fā)生移動的調(diào)光方案叫做脈寬調(diào)制,。它能夠由絕大多數(shù)可以提供使能或者關(guān)斷控制的電源器件實現(xiàn)。例如,，通過拉低EN電平禁止器件工作時,，MAX1916可以將流經(jīng)LED的泄漏電流限定在1μA,，使發(fā)射光為零。拉高EN電平可以管理可控的LED正向電流,。如果給EN引腳加脈寬調(diào)制信號,，那么亮度就與該信號的占空比成正比。 由于流經(jīng)每個LED的正向電流持續(xù)保持一致,，因而色彩坐標不會偏移,。但是，肉眼會感覺到占空比改變帶來的光強變化,。人眼無法分辨超過25Hz的頻率,，因此200-300Hz的開關(guān)頻率是PWM調(diào)光的很好選擇。更高的頻率會產(chǎn)生問題,，用來切換LED開關(guān)的短暫時間間隔內(nèi)色彩坐標會發(fā)生變化,。PWM信號可以由微處理器的I/O引腳或其外設提供?？商峁┑膬啥鹊燃壢Q于所用的計數(shù)寄存器的字節(jié)長度,。 開關(guān)模式升壓轉(zhuǎn)換器，具有電流控制 除了前面所提到的電荷泵(MAX1912)之外,，還可以實現(xiàn)帶有電流控制的升壓轉(zhuǎn)換器,。比如，開關(guān)模式電壓轉(zhuǎn)換器MAX1848,，可以產(chǎn)生最高至13V的輸出電壓,，足以驅(qū)動三個串聯(lián)的LED(如圖11所示)。這種方法也許是最簡潔的,，因為所有串接的LED具有完全相同的電流,。LED電流由RSENSE與加載在CTRL輸入上的電壓共同決定。

圖11：數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過一致改變LED的正向電流來控制LED的調(diào)光,。 MAX1848可以根據(jù)前面所描述的任一方法來實現(xiàn)調(diào)光功能,。通過LED的正向電流與加載在CTRL引腳的電壓成正比。由于當加載在CTRL上的電壓低于100mV時MAX1848會進入關(guān)斷模式,，這樣也可以實現(xiàn)PWM調(diào)光功能,。 本文小結(jié) 如果能夠通過使LED正向電流相等而確保白光發(fā)射的均勻性，則可以并聯(lián)驅(qū)動白光LED,。為驅(qū)動LED,，應該選擇可控的電流源或者帶有電流控制的步進轉(zhuǎn)換器。采用電荷泵或者開關(guān)升壓轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)這樣的與幾個標準產(chǎn)品的結(jié)合,。 本文由美信集成產(chǎn)品公司提供,。