Vorwärtsstrom LEDs weiss unterhalb der Vorwärtsspannung extrem niedrig?

[Steffen K. (botnico)]

Hallo,
ein Boost-Converter treibt ein Backlight eines LCD Displays.
Vorwärtsspannung ca. 10V also 3 weisse LEDs in Serie geschaltet.
Davon 2-3 dieser Stränge parallel.
Da bei dem Gerät eine sehr niedrige Standby-Stromaufnahme wünschenswert 
ist (Backlight aus) und der Boost-Converter einen Strompfad im Shutdown 
hat (Vin - L - D - Last) habe ich den Strom des Backlights bei 5V 
gemessen. Oder besser messen wollen. Es liess sich aber nichts messen, 
immer 0,0µA. Eine Kontrollmessung mit einem 470K Widerstand ergab, dass 
die Messanordnung prinzipiell funktioniert.

Kann das sein dass ein Backlight mit ~300mA Stromaufnahme @ ca. 10V bei 
5V dagegen im Nanoampere Bereich liegt?

[Jörg R. (solar77)]

Steffen K. schrieb:
> Kann das sein dass ein Backlight mit ~300mA Stromaufnahme @ ca. 10V bei
> 5V dagegen im Nanoampere Bereich liegt?

Schaue Dir mal die Kennlinie einer LED an.

[Joachim B. (jar)]

Steffen K. schrieb:
> Es liess sich aber nichts messen

wer mißt mißt Mist und wer viel mißt mißt viel Mist.
Meßtechnik ist ein wichtiges Kapitel in der Ausbildung aber nichts ohne 
Grundlagenkenntnisse.

[Steffen K. (botnico)]

Joachim B. schrieb:
> wer mißt mißt Mist und wer viel mißt mißt viel Mist.
> Meßtechnik ist ein wichtiges Kapitel in der Ausbildung aber nichts ohne
> Grundlagenkenntnisse.

Du sagst es. Deshalb auch die Kontrollmessung mit einem 470K Widerstand. 
Den Strom vom Backlight hätte ich in dem Bereich erwartet.
Was für einen Fehler im Messaufbau vermutest du?

[Jörg R. (solar77)]

Steffen K. schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> wer mißt mißt Mist und wer viel mißt mißt viel Mist.
>> Meßtechnik ist ein wichtiges Kapitel in der Ausbildung aber nichts ohne
>> Grundlagenkenntnisse.
>
> Du sagst es. Deshalb auch die Kontrollmessung mit einem 470K Widerstand.
> Den Strom vom Backlight hätte ich in dem Bereich erwartet.
> Was für einen Fehler im Messaufbau vermutest du?

Du hast vermutlich keinen Fehler im Messaufbau. Eine LED ist nicht mit 
einem ohmischen Widerstand vergleichbar. Eine LED beginnt ab einer 
bestimmten Spannung an zu leiten, u.a. abhängig von der Leuchtfarbe. Der 
Strom steigt ab dann an, und das in einer steilen Kennlinie. Bei 3 
weißen LEDs in Serie und 5 Volt Versorgungsspannung wirst Du keinen 
Strom messen können.

[H. H. (hhinz)]

Steffen K. schrieb:
> Kann das sein dass ein Backlight mit ~300mA Stromaufnahme @ ca. 10V bei
> 5V dagegen im Nanoampere Bereich liegt?

Ja, das ist durchaus im normalen Bereich.

[Steffen K. (botnico)]

Jörg R. schrieb:
> Du hast vermutlich keinen Fehler im Messaufbau. Eine LED ist nicht mit
> einem ohmischen Widerstand vergleichbar. Eine LED beginnt ab einer
> bestimmten Spannung an zu leiten, u.a. abhängig von der Leuchtfarbe. Der
> Strom steigt ab dann an, und das in einer steilen Kennlinie.

Ja richtig.

> Bei 3
> weißen LEDs in Serie und 5 Volt Versorgungsspannung wirst Du keinen
> Strom messen können.

Wenn durch die LEDs 300mA fliessen bei 10V hätte ich erwartet dass bei 
5V vielleicht ein zehntausendstel oder wenigstens ein hunterttausendstel 
davon fliesst. Deshalb die Messung mit dem 470K Widerstand ob der 
Messaufbau das messen kann. Aber ok. Soll mir so recht sein. :)

[Manfred P. (pruckelfred)]

Steffen K. schrieb:
> Wenn durch die LEDs 300mA fliessen bei 10V hätte ich erwartet

... dass es eine Raumbeleuchtung ist, 3 Watt. Was ist das für ein 
Display?

Nehme 3 weiße LEDs samt 470 Ohm in Reihe und messen deren Strom bei 
verschiedenen Spannungen. Vielleicht geht Dir dann ein Licht auf, dass 
bei  5V nichts leuchtet und ab etwa 9 Volt der Strom deutlich stärker 
als die Versorgungsspannung steigt:

Jörg R. schrieb:
> Eine LED ist nicht mit einem ohmischen Widerstand vergleichbar.
> Eine LED beginnt ab einer bestimmten Spannung an zu leiten,

[H. H. (hhinz)]

Manfred P. schrieb:
> ... dass es eine Raumbeleuchtung ist, 3 Watt. Was ist das für ein
> Display?

3W sind bei 9-10" Displays ganz normal.

[Jens G. (jensig)]

Steffen K. schrieb:
>> Strom steigt ab dann an, und das in einer steilen Kennlinie.
>
> Ja richtig.

Die Betonung liegt auf "steil". Ich würde sogar "sehr steil" sagen, denn 
LEDs haben im Vergleich zu anderen Dioden durchaus schon eine sehr 
steile Kennlinie, bzw. einen ziemlich scharfen "Knick".

>> Bei 3
>> weißen LEDs in Serie und 5 Volt Versorgungsspannung wirst Du keinen
>> Strom messen können.
>
> Wenn durch die LEDs 300mA fliessen bei 10V hätte ich erwartet dass bei
> 5V vielleicht ein zehntausendstel oder wenigstens ein hunterttausendstel

Tja, ausgetrickst. Manchmal sind die Dinger "idealer" als man denkt.

[Michael B. (laberkopp)]

Steffen K. schrieb:
> Kann das sein dass ein Backlight mit ~300mA Stromaufnahme @ ca. 10V bei
> 5V dagegen im Nanoampere Bereich liegt?

Einfache Mathematik der Shockley-Gleichung

Wenn bei 10V 300m fliessen, werden es bei 5V ca. 55nA sein.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Wenn man Leds unterhalb dem Betriebsstrom laufen lassen will, nimmt man 
die vorgeschlagenen Spannung plus einen Widerstand in Reihe. zB bei 
einer 20mA roten LED : 5V & 10k Ohm

[Armin X. (werweiswas)]

Welchen Bürdenwiderstand hat denn der Shunt des verwendeten Messgerätes?
Bei 3 in Serie geschalteten weissen LEDs an 9V sollte eigentlich ein 
signifikanter Strom messbar sein. Vielleicht sind die LEDs auch schon 
Schrott.

Aktuelle LEDs können schon mal eine VF von 2,8V bei Nennstrom haben...

[Bauform B. (bauformb)]

Steffen K. schrieb:
> Kann das sein dass ein Backlight mit ~300mA Stromaufnahme @ ca. 10V bei
> 5V dagegen im Nanoampere Bereich liegt?

Ja, im Winter. Probier das gleiche nochmal im Sommer...

[Manfred P. (pruckelfred)]

Pandur S. schrieb:
> einen Widerstand in Reihe. zB bei
> einer 20mA roten LED : 5V & 10k Ohm

Das magst Du mal erklären oder zugeben, dass es Quatsch ist:

20mA mal 10kOhm ergibt wieviel Spannung?
Diese Spannung mal Strom gibt wie viele Watt?

Oder willst Du 10 kOhm an 5 Volt, wieviel Strom ergibt das?

[Rainer W. (rawi)]

Jörg R. schrieb:
> Eine LED beginnt ab einer bestimmten Spannung an zu leiten, u.a.
> abhängig von der Leuchtfarbe.

Eine "weiße" LED ist in diesem Sinne eine blaue LED. Das hat nichts 
damit zu tun, dass weiß keine Farbe ist.

Steffen K. schrieb:
> ich erwartet dass bei 5V vielleicht ein zehntausendstel oder wenigstens
> ein hunterttausendstel davon fliesst.

Warum erwartest du das?
Hast du dir die Kennlinien angesehen?
Warum misst du nicht die UI-Kennlinie aus?

In der Kennlinie siehst du den Verlauf, so dass der Wert für den Strom 
bei 5V nicht überraschend kommt, sondern sich über eine stetige 
Stromabnahme ankündigt, falls du bei der Messung die Spannung immer 
weiter reduziert. Den 470k Widerstand kannst du zur Kontrolle deines 
Aufbaus bei jeder Messung einmal parallel zur Hintergrundbeleuchtung 
schalten.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Michael B. schrieb:
> Shockley-Gleichung
Die haben wir im Beitrag "Re: Diode mit scharfem "Knick"" 
mal exemplarisch durchgekaspert.

[Jakob L. (jakob)]

Mir kommt ein Strom im nA-Bereich auch sehr niedrig vor, hätte da 
eigentlich schon etwas mehr Leckstrom erwartet. Zum Bestätigen dass die 
Messung korrekt ist kannst du als Messgerät mal ein Multimeter im 
Spannungsbereich probieren, da hat man üblicherweise einen 
Eingangswiderstand von ca. 10 Megaohm (abhängig vom Modell, sollte man 
gegebenenfalls mit einem zweiten Multimeter vorher messen), ein Strom 
von einem nA entspräche also einer Spannung von 0.01 V.

[Steffen K. (botnico)]

So, jetzt nochmal Messung wiederholt:

Vergleichsmessung:
470K + 4,7M (in Serie) an +5V.
Strom berechnet: 967 nA.
Spannung an 470K berechnet: 0.455V
Spannung an 470K mit DMM und Messbereich 200mV: 0,320V.

Displays und dicker Schaumstoff auf Heizkörper gelegt
und dann Backlight statt dem 4,7M Widerstand eingefügt.
Bei allen gemessenen Displays war der Messwert ~0,001V,
zappelnd zwischen 0,000 und 0,001V. Also an der Auflösungsgrenze
der Messanordnung.
Kurioserweise ist der Rückwärtsstrom anscheinend größer, ca. 0,003,
aber auch hier kein stabiler Wert, da an der Auflösungsgrenze der 
Messanordnung.

[Steffen K. (botnico)]

Ein Thermometer auf dem Heizkörper misst eine Temperatur von ca. 40°C.

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Steffen K. schrieb:
> Ein Thermometer auf dem Heizkörper misst eine Temperatur von ca. 40°C.

Also heizt er, und zwar nicht gerade wenig.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Steffen K. schrieb:
> Vergleichsmessung:
> 470K + 4,7M (in Serie) an +5V.
> Strom berechnet: 967 nA.
> Spannung an 470K berechnet: 0.455V

Passt!

Der Sinn erschließt sich wohl nur Dir.

> Spannung an 470K mit DMM und Messbereich 200mV: 0,320V.

320mV im 200mV-Bereich geht nicht.

Und schaue mal in die Anleitung, was die zur Eingangsimpedanz des DMM 
sagt, so ziemlich alle Handmultimeter haben im unteren Bereich einen 
geringeren Innenwiderstand - 320mV würde zu 1 MegOhm passen. Einen 
Bereich höher ist die Auflösung geringer, aber vermutlich zeigt es dann 
0,43 Volt entsprechend Ri 10 MegOhm.

[Steffen K. (botnico)]

Manfred P. schrieb:
>> Spannung an 470K mit DMM und Messbereich 200mV: 0,320V.
>
> 320mV im 200mV-Bereich geht nicht.

Dokumentationsfehler. Es ist der 2000mV Bereich.

[Steffen K. (botnico)]

Jedenfalls ist die Erkenntnis, dass der Strom auch bei 40°C deutlich 
unter  10nA liegen dürfte. Und damit für den Standby-Verbrauch nicht 
relevant.