Hallo,
hast du die LED auch mit den 5V versorgt ?
Es könnte sein das 5V zu wenig ist, da bleiben ja
nur noch 1,3V für FET und Stromregelung durch Gegenkopplung,
wenn die LED 3,7V braucht. Vielleicht liegt es daran.
Probier doch mal an der Anode der LED eine grössere Spannung anzulegen.

Ich versorge meine Luxeon Schaltungen mit LiIon Akkus,
da habe ich um die 8V und komme nie unter 6V.
Der AVR kriegt natürlich nur 5V.
Die kommen von einem kleinen 100mA 7805L Low-Drop Regler.

Gruß Jan