Ein Elektrolytkondensator lässt sich mit einer Batterie, einer LED und einem Vorwiderstand prüfen: Aufgeladen und anschließend über die LED entladen, blitzt sie bei einem gesunden Bauteil sekundenlang oder zumindest deutlich wahrnehmbar auf, bei einem toten Exemplar bleibt sie dunkel. Die Leuchtdauer verrät sogar die ungefähre Kapazität, denn sie folgt einer simplen Rechnung. Ein Messgerät mit Kapazitätsbereich wird dafür nicht gebraucht, und selbst ein Multimeter ohne diese Funktion bliebe an der Stelle ohnehin stumm.
Hinter dem Trick steckt die Zeitkonstante. Ein Kondensator gibt seine Ladung nicht schlagartig ab, sondern über einen Widerstand gestreckt, und zwar nach der Formel τ = R · C. Wird ein Kondensator mit 1000 µF über 470 Ω entladen, beträgt τ rund 0,47 Sekunden. Weil die LED erst bei etwa zwei Volt anspringt und bei wenigen Milliampere noch schwach glimmt, bleibt sie ungefähr das Zweieinhalbfache dieser Zeit an. Genau diese Verbindung zwischen Zeit und Farad macht den Test brauchbar. Er zeigt drei Zustände auf einmal. Ein offener, ausgetrockneter Elko lädt sich kaum und liefert deshalb keinen Lichtblitz. Ein Elko mit Kurzschluss lässt die LED dauerhaft leuchten, sobald er an die Batterie gelegt wird. Ein Exemplar mit stark gealterter Kapazität blitzt auffallend kürzer, als sein Aufdruck verspricht.
Am besten funktioniert das Verfahren bei Elektrolytkondensatoren ab etwa 47 µF, wie sie in Netzteilen, Verstärkern und Mainboards sitzen. Kleine Keramikkondensatoren im Nanofaradbereich entladen sich so schnell, dass kein Auge den Blitz erfasst. Für sie taugt der Test nicht, dort hilft nur ein Messgerät oder ein Schwingkreis.
Material für den Aufbau
Der Aufbau kommt mit wenigen Teilen aus, die in fast jeder Bastelkiste liegen. Als Spannungsquelle genügt ein 9-Volt-Block oder ein USB-Netzteil mit fünf Volt, wobei die Betriebsspannung des Kondensators immer höher liegen muss als die Quelle. Ein Elko mit der Aufschrift 16 V verträgt neun Volt also problemlos, einer mit 6,3 V nicht. Bei Bauteilen von einer ausgeschlachteten Platine gehört der Blick auf die Spannungsangabe vor das erste Anschließen, denn eine Überspannung lässt Elektrolyt aus dem Sicherheitsventil dringen und verdirbt das Bauteil für immer. Ein Steckbrett erleichtert den Aufbau, weil Kondensator, Widerstand und LED ohne Löten wechselbar bleiben und mehrere Kandidaten nacheinander geprüft werden können.
Wichtiger als die Quelle ist der Vorwiderstand für die LED. Ohne ihn fließt beim Entladen ein zu hoher Strom durch die Diode, und sie überlebt den Test nicht lange. Gewählt wird ein Wert um 470 Ω, damit die Rechnung mit glatten Zahlen aufgeht und die LED bei neun Volt nur etwa 15 Milliampere erhält. Eine rote Standard-LED zeigt den Effekt am besten, weil ihre Durchlassspannung mit rund 1,9 Volt niedrig ist und sie noch bei kleinen Strömen glimmt. Blaue und weiße Modelle brauchen über drei Volt und erlöschen deshalb viel früher.
- Batterie 9 V oder Netzteil 5 V
- Rote LED, 3 oder 5 mm
- Widerstand 470 Ω (Farbringe gelb, violett, braun)
- Zwei kurze Kabel mit Krokodilklemmen oder Steckbrücken
- Smartphone zum Filmen der Leuchtdauer
Ablauf Schritt für Schritt
Zuerst die Polung klären. Der Minuspol des Elkos ist am Becher mit einem hellen Streifen und Minuszeichen markiert, bei neuen Bauteilen ist außerdem das Beinchen am Plus länger. Diese Zuordnung entscheidet über Gelingen oder Defekt, denn falsch herum angeschlossen wird der Kondensator warm, und im ungünstigen Fall bläht sich der Becher auf. Die LED wird so in Reihe mit dem Widerstand gelegt, dass ihre Anode, das längere Bein, in Richtung Pluspol des Kondensators zeigt.
Zum Aufladen genügt ein kurzer Kontakt zur Batterie. Selbst ein dicker Elko mit 2200 µF ist nach einer Sekunde voll, weil der Innenwiderstand der Batterie nur wenige Ohm beträgt und τ dadurch winzig bleibt. Anschließend wird die Batterie abgeklemmt und die Reihenschaltung aus LED und Widerstand an die beiden Anschlüsse des Kondensators gehalten. Der Lichtblitz setzt sofort ein. Wird jetzt gleichzeitig mit dem Smartphone gefilmt, lässt sich die Dauer später Bild für Bild auswerten, denn ein 30-Bilder-Video löst auf 33 Millisekunden genau auf. Ein abgedunkelter Raum hilft, weil das schwache Ausglimmen am Ende sonst im Umgebungslicht untergeht. Die Belichtung des Handys sollte dabei nicht automatisch nachgeregelt werden, da sie den Ausklang sonst künstlich verlängert.
- Spannungsangabe auf dem Becher lesen und mit der Quelle vergleichen.
- Kondensator und Quelle polrichtig für etwa eine Sekunde verbinden.
- Quelle abklemmen und LED mit Vorwiderstand auf die Anschlüsse setzen.
- Leuchtdauer filmen und die Bilder zählen.
- Mit der Tabelle unten vergleichen.
Leuchtdauer als Maß für die Kapazität
Wie lange die LED glimmt, hängt eng mit der Kapazität zusammen. Bei einem 470-Ω-Vorwiderstand und neun Volt Ladespannung ergeben sich die folgenden Richtwerte. Die Werte gelten für eine rote LED, die bis etwa ein Milliampere noch erkennbar bleibt, und ändern sich bei anderen Dioden spürbar. Die Rechnung dahinter lautet: Zeit gleich τ mal dem natürlichen Logarithmus des Verhältnisses von Anfangs- zu Endspannung über der LED, hier ungefähr 7,1 Volt zu 0,5 Volt.
Elektrolytkondensatoren haben eine Toleranz von plus minus 20 Prozent, manche Typen sogar mehr. Weicht die gefilmte Dauer um ein Fünftel ab, ist alles in Ordnung. Fällt sie auf die Hälfte oder weniger, hat der Elko einen erheblichen Teil seiner Kapazität verloren, und das ist der typische Alterungsschaden bei Netzteilen, die nach Jahren Brummen oder Aussetzer zeigen. Dann lohnt der Austausch, bevor das Gerät weitere Bauteile beschädigt. Die Zahlen in der Tabelle sind Rundungen, kein Messprotokoll. Wichtig ist allein der Vergleich zwischen Soll und Ist. Die Logik lässt sich auch umdrehen: Ist der Aufdruck abgerieben, grenzt die gemessene Dauer den Wert auf die nächste Normreihe ein, etwa 470 oder 1000 µF.
| Kapazität | Zeitkonstante τ | Leuchtdauer etwa | Eindruck |
|---|---|---|---|
| 10 µF | 4,7 ms | 13 ms | kaum erkennbar |
| 47 µF | 22 ms | 60 ms | kurzer Blitz |
| 100 µF | 47 ms | 130 ms | deutlicher Blitz |
| 470 µF | 221 ms | 0,6 s | Aufleuchten mit Abklingen |
| 1000 µF | 470 ms | 1,3 s | langes Nachglimmen |
| 2200 µF | 1,03 s | 2,8 s | sehr lang |
Fehlerquellen beim Testen
Das größte Missverständnis betrifft den Lichtschein selbst. Ein Auge hält eine Helligkeit für beendet, sobald sie unter etwa ein Zehntel des Maximums sinkt, während der Strom noch Millisekunden weiterfließt. Die gefilmte Dauer fällt deshalb stets etwas kürzer aus als die gerechnete. Gleiche Bedingungen bei jedem Versuch liefern trotzdem vergleichbare Werte, und zwei Exemplare lassen sich gegeneinander halten.
Ein zweiter Stolperstein liegt in der Selbstentladung. Ein Elko, der lange gelegen hat, hat seine Oxidschicht zum Teil abgebaut und lässt anfangs mehr Reststrom durch. Er sollte vor dem Test einige Minuten lang an die Batterie gelegt werden, damit sich die Schicht wieder aufbaut. Wird diese Wartezeit übergangen, wirkt ein eigentlich brauchbarer Kondensator schwach. Wichtig ist auch, dass der Test nur die Kapazität grob erfasst. Den inneren Widerstand, ESR genannt, erkennt er nicht, obwohl gerade ein hoher ESR in Schaltnetzteilen die Hauptursache für Ausfälle ist. Ein Elko kann den LED-Test bestehen und im Netzteil trotzdem versagen. Ein Hinweis darauf ist ein Becher, der im Betrieb spürbar warm wird.
Zu guter Letzt gehört ein Sichtblick dazu: Eine gewölbte Oberseite, braune Rückstände am Fuß oder ein Geruch nach Elektrolyt sind sichere Zeichen für einen Defekt, auch wenn die LED noch blitzt.
