Lautsprecher - Theorie und Praxis

[scotty †]

Hallo Leute,
von dem "Wattgewirr" wird mir ganz wirr im Kopf. Ich versuche mal, etwas "Erhellung" reinzubringen.
Zuerst mal die teilweise wahnsinnigen Leistungsangaben, die auf den Lautsprechern zu finden sind. Diese Angabe sagt nur aus, welche elektrische Eingangsleistung das Antriebssystem (Schwingspule) eines Lautsprechers aushält, bevor es in Rauch aufgeht, bzw. bevor es durch Anschlagen der Membran an deren Hubgrenzen zerkloppt wird. Diese elektrische Leistung hat mit der Schalleistung eines Lautsprechers nichts, aber auch überhaupt gar nichts zu tun! Physikalisch bedingt setzt ein Dynamischer, "guter" Lautsprecher bestenfalls nur etwa 5% seiner elektrischen Eingangsleistung in Schallleistung um (Wirkungsgrad), ein "schlechter" etwa 0,1%
Die eigentlich wichtigste Angabe, die aber bei den meisten "China- Woodoo-, Möchtegern- Profilautsprechern" für einen, z.B. 50W(!!!) BB- Lautsprecher für unter 20€ immer fehlt, ist die Schallleistungseffizienz. Sie ist eine logarithmische Größe, die aussagt, wie viel elektrische Leistung ich in den Lautsprecher reinpumpen muß, um einen bestimmten Schallpegel in einem bestimmten Abstand vom Lautsprecher zu bekommen.
Beispiel:
Ein Lautsprecher mit einer Effizienz von 100dB/W/m (entspricht einem Wirkungsgrad von 5%) braucht exakt 1Watt elektrische Leistung vom Verstärker, um eben die 100dB Schallpegel (Diskolautstärke, Preßlufthammer) in einem Meter von seiner Membran entfernt hören/ messen zu können.
Hat man aber nur einen Lautsprecher mit einer Effizienz von 80dB/W/m, dann muß der Verstärker schon 10W für den gleichen Schallpegel aufwenden! Das entspricht einem Wirkungsgrad von 0,1%!
Da habe ich über Systemverzerrungen, Membranhub und Phasenschweinereien noch gar nicht geredet.

Also, lieber beim nächsten Lautsprecherkauf auf die Schallleistungseffizienz als auf die Wattangabe achten.
Zum Abschluß eine "Milchmädchenbetrachtung" zum besseren Verstehen des Verhältnisses zwischen den o.g. Kennwerten:
Eine hohe anbietbare elektrische leistung kann man nur mit dickem Draht auf der Schwingspule realisieren, sonst brennt das Ganze schon bei geringen Leistungen durch. Den dicken Draht kriege ich aber nur durch einen breiten Luftspalt.
Ein breiter Luftspalt hat aber bei gleichem Magneten eine geringere magnetische Feldstärke zu bieten, da die Stärke des Magnetfeldes quadratisch zur Entfernung der Magnetpole abnimmt. Also doppelte Breite---> Nur noch 1/4 der Feldstärke!!! Also sinkt die Schallleistungseffizienz ebenfalls auf ca. 1/4 des Ausgangswertes.
Um nun richtige "Mörder-" Lautsprecher mit hoher Schalleffizienz und gleichzeitig hoher Leistung zu erhalten, und die gibt es, bleibt nichts weiter übrig, als stärkere Magnete zu nehmen, die in Bezug auf das obige Beispiel zur Verdopplung der Schalleffizienz bei gleicher elektrischer Leistung und doppelt so breitem Luftspalt schon 4 mal stärker sein müssen als der Ausgangsmagnet des Beispieles.
Solche Magneten sind sehr teuer und "richtige" Lautsprecher (Hersteller Laney, Celestion, Lansing, usw.), die bei einer hohen Effizienz (5%) eine hohe elektrische Leistung vertragen (> 100W), kosten schon mal auch noch heute mehr als 200€ das Stück!

Ein aktuelles Negativ- Angebot zum "Nachlegen":
Poll... 150W Lautsprecher, 200mm Korbdurchmesser, 150W Musikleistung, Effizienz: 83dB/W/m ..... 9,95€

Ein Vergleichslautsprecher würde bei 103dB Effizienz mit 15W elektrischer Leistung den gleichen Schallpegel bringen!

[Peter-MV]

Hallo Wolfram

Vielen Dank für diese wirklich SEHR interessanten Info's, davon hatte ich noch nie was gehört so als Laie.
Du hast Recht, diese Angabe (Schall~Leistungseffizienz) fehlt bei den Angaben der technischen Daten,
auch bei bei meinen Lautsprechern. Spaßenshalber hätte mich die Schall~Leistungseffizienz meiner
2~Wege~Lautsprecher von A.I.V.~Rainbow (Heilbronn, Germany) schon mal interessiert, denn sie haben wirklich
einen verdammt guten Klang, ich hatte heut wieder meine wahre Freude dran

Naja, letztlich ist es (für mich) aber nicht gaaanz so wichtig, denn mich interessiert vor allem der Klang
(und nicht die Zahlen ).

   

Beste Grüße an alle, von Peter

[scotty †]

Peter,
du schreibst, daß dich nur der Klang interessiert und nicht die Zahlen. Wenn aber der Klang nicht stimmt, und es besch... klingt, dann ist das Geschrei nach Erklärung groß.
Wenn Du Lautsprecher hast, die wenig effizient sind und aus der Verstärkerleistung nur heiße Luft machen, dann wird verzweifelt nach dem möglichen Schuldigen gesucht. "... Watt sind doch genügend da?!?!?.. "
Ich habe mir eben die Zeit genommen, zu versuchen, wirklich wichtige Lautsprecherkennwerte und deren Zusammenwirken zu erklären.
Ich hoffe, daß die aufgewendete Zeit nicht umsonst war und wenigstens versucht wird, sich in die Zusammenhänge reinzudenken. Wenn nicht, dann--- weiterhin lustiges Probieren und Wundern.

[Peter-MV]

Hallo Wolfam

Naja, vielleicht war's etwas unglücklich von mir ausgedrückt. Ich bin nicht so der Typ, der alles nachrechnet, obwohl es
zugegebenermaßen schon ab und zu hilfreich ist. Ich hatte meinen Thread ( >>> Den hier <<< ) ursprünglich gestartet
wegen einer Vermutung, mit der ich mir unsicher gewesen bin (= hat eine enganliegende Plastic~Hülle hinter dem Laut~
sprecher Auswirkungen auf die Membran und damit auf den Klang bzw. Bass??).

Die Antwort von Wolfgang war mir da einleuchtend gewesen, er hat mir das Prinzip erklärt, was dabei passiert. Das hab ich
gut verstanden. Und dafür brauchte ich keine einzige Zahl oder irgendwas rechnen Ich bin dann ja daraufhin einfach mal
zur Tat geschritten, und hab die Plastic~Becher rausgeruppt, und der Versuch hat mich im Ergebnis umgehauen (positiv).

Damit war die Sache für mich erledigt, incl. der anderen Lautsprecher ("Crunch"), die für mich unwichtig geworden
sind. Ich hatte danach keine Anfrage danach gestellt. Gleichwohl gab es auch danach noch mancherlei Hinweise und Gedanken
zu diesen (Crunch~) Lautsprechern, nachfolgend auch Rechnereien bezüglich Wattzahlen der involvierten Komponenten.

Das alles mag für einige interessant sein, es war aber NiCHT mein Begehr, Wolfram
Trotzdem freue ich mich immer über die Beteiligung und auch Erfahrungen und Hinweise,
die ich alle gern lese, und das eine oder andere davon auch mitnehme

Deine interessanten Ausführungen heut zur Schall~Leistungeffizienz sind für mich totales Neuland, und es hätte mich somit
schon ein wenig interessiert, wie das bei meinen AiV~LS aussieht, deswegen war ich ja noch einmal im Keller bei mir, und
hab in der Schachtel der Lautsprecher geguckt, ob ich eine Info darüber finde, doch leider Fehlanzeige
Deswegen das (wenig aussagende) Photo, verstehst Du?

Ich habe dann die Sache geistig wieder "abgehakt", da ich die Info nicht finde. Und letztlich spielen meine Lautsprecher
prima, und DESWEGEN schrieb ich, "die Zahlen interessieren mich weniger als der Klang"

Lieber Wolfram, Deine aufgewendete Zeit für die Hinweise auf die wirklich wichtigen Zusammenhänge bei Lautsprechern
war deswegen trotzdem ganz gewiss NiCHT umsonst, sondern im Gegenteil, und bestimmt bin ich nicht der Einzige,
der das so empfindet, deswegen möchte ich Dir dafür DANKE sagen, denn dadurch ist mir zumindest
ein kleines "Licht" aufgegangen

Es tut mir Leid, falls mein Satz mißverständlich rübergekommen sein sollte, dann bitte ich um Entschuldigung.
Ich finde, eigentlich ist das Thema des Threads doch schon ganz gut abgearbeitet, aber vielleicht könnte man das
auch anders sehen? Ich will ja nicht Unfrieden stiften.

Vielen Dank Euch allen für Eure Hinweise

Herzliche Grüße, von Peter

[Franz Bernhard]

Ein aktuelles Negativ- Angebot zum "Nachlegen":
Poll... 150W Lautsprecher, 200mm Korbdurchmesser, 150W Musikleistung, Effizienz: 83dB/W/m ..... 9,95€

Dieser Lautsprecher hat also eine relative Effizienz von etwas mehr als 0.1%. Der Rest der Energie wird direkt in Wärme umgewandelt. (Das ist etwas für NullEnergieHäuser, die die Restwärme nutzen.)

Das von Scotty geschriebene bestätigt mein Gefühl. Die alten Lautsprecher aus den Röhreradios haben teilweise einen sehr engen Luftspalt und eine dünne Spule. Damit ist der Verdacht begründet, dass die Schalldruckeffizienz sehr hoch ist und mit der nominal sehr kleinen Leistung eine hohe Lautstärke zu erzeugen ist.

Das die Schallleistungeffizient ein logarithmischer Wert ist, erscheint logisch, da unser Gehör auch logarithmisch reagiert.

Wie wirkt sich die Form der Lautsprecher auf die SLE (Schallleistungseffizienz) aus? Sind runde Lautsprecher effizienter als ovale? Wenn ja, was ich vermute, spielt die Frequenz des Tons dann eine wesentliche Rolle?

[scotty †]

Hallo Franz Bernhard,
die "alten" Lautsprecher aus Röhrenradios und auch aus frühen Transistorradios hatten durchweg einen hohen Wirkungsgrad, wie Du schon vermutet hast. Das lag vor allem darin begründet, dass damals die Röhren- und Ge- Transistorendstufen noch nicht so hohe Leistungen liefern konnten. Da wurde eben so lange mit dem Luftspalt optimiert, bis das maximale an elektrischer Leistung in Schall umgesetzt werden konnte. Dadurch wurden die Lautsprecher aber teurer, da die engen Spaltmaße eine hohe mechanische Präzision erforderten. Seitdem es eine unübersehbare Anzahl von Feld-, Wald- und Wiesen- Power- Chips gibt, wo viele Watt so ganz nebenbei rauspurzeln, kann die Lautsprecherfertigung billiger werden, weil mit weniger Präzision behaftet.
Nicht umsonst werden viele alte Röhrenschätzchen geschlachtet, weil Geschäftemacher an die "Al-Ni-Co"- Lautsprecher von Saba und Siemens ranwollen, um sie in Retro- Boxen für Wahnsinnspreise zu verhökern.
Das mit den Oval- und Rundlautsprechern hat in der Hauptsache erst einmal nichts mit unterschiedlicher Schalleffizienz zu tun, sondern mit der Gehäusegestaltung des Gerätes, wie's eben reinpasst. Des Weiteren ergeben sich aber dennoch Unterschiede. Das hat mit einem weiteren Kennwert eines Lautsprechers zu tun, nämlich der "Eigenresonanzfrequenz".
Jeder Lautsprecher hat eine Eigenfrequenz, bei der wie bei einem Schwingkreis das hier mechanische Schwingsystem eine Amplitudenspitze produziert. Wo diese (mechanische) Schwingfrequenz liegt, hängt von vielen Faktoren ab. Hier nur einige:
- Gewicht (Masse) der Schwingspule
- Membrangröße
- Membransteifigkeit (Materialstärke und -art)
- Art der Aufhängung (harte Papiersicke oder Schaumstoffsicke)
- luftdichte Abschottung des Schwingraumes der Schwingspule, ja oder nein (pneumatische Dämpfung).. usw.
Bei Ovallautsprechern wird der Resonanzpunkt "auseinandergezogen", da sich durch die unterschiedliche Breite der Membran frequenzabhängige Unterschiede im Schwingsystem ergeben.
Da dieser Resonanzeffekt wegen des dann vorhandenen "Buckels" im gewollt möglichst linearen Frequenzgang nicht erwünscht ist, wird der Lautsprecher so konstruiert, daß seine Eigenresonanz außerhalb seines Arbeitsfrequenzbereiches liegt.
Auch deswegen gibt es bei Mehrwegeboxen Frequenzweichen, die diese kritischen Frequenzen vom jeweiligen Lautsprecher fernhalten, damit der keinen Mist baut.
Ich hoffe, ich habe keinen gelangweilt, da das wieder nur trockene Physik und damit graue Theorie ist.

[Morningstar]

Ja graue Theorie, aber bestens erklärt. Ich war ja schon immer auf dem Standpunkt, das 200 Watt nicht gleich 200 Watt sind , aber du hast es hier sehr verständlich erklärt.
Am Rande, ich habe eine Box gebaut mit 2x 12,5 Watt RFT Lautsprechern, Membrandurchmesser 26 cm. Mein Bekannter hat keine Ahnung von der Technik.
Seine Bemerkung:, Mensch solche 200 Watt Lautsprecher habe ich auch mir ins Auto eingebaut. Deine klingen ja viel besser wie meine......da wackelt ja die ganze Bude. Ein Vermona 1060 hängt dran.
Verdutzt war er dann doch als ich ihm sagte das es nur je 12,5 Watt Lautsprecher waren. Naja er glaubte es mir nicht, dann mußte ich auch noch die Box aufschrauben und ihm zeigen was drin ist. Das hätte er mir sonst nicht geglaubt.
Also Danke scotty.

[Dietmar]

Ich bedanke mich auch bei Wolfram für seine sehr lehreiche Ausführungen. Ja es ist die graue THEORIE, aber feinstens Erklärt.
Ich habe in den 90igern von einem Mann aus Hagen einen fertigen Baussatz mit 6 Lausprechern (zweimal drei Wege) plus Weiche für den Bau zweier Boxen bekommen. Die Lausprecher (es könnten DDRer sein) sind aus ca. 1955. Großvolumige Boxen habe ich gebaut die heute noch da sind. Ich kenne die Leistung der Boxen nicht aber mein Techniks SA DX-950 hat schon eine satte Leistung. Diese Boxen klingen Phänomenal. Und überschlagen tun die sich auch nicht. Die Frequenzweiche, wer immer die gebaut hat, und diese Lautsprecherkombi, der hatte bestimmt all das Wissen was Wolfram hier zum besten gegeben hat.

[scotty †]

Hallo Philip,
vielleicht könntest Du die Theorie- Betrachtungen von diesem Thread von Peter abkoppeln und einen neuen Thread "Lautsprecher- das unbekannte Wesen" unter

>Tipps & Tricks Grundlagen der Elektrotechnik und Bauteilkunde <

aufmachen.

[Peter-MV]

Den gleichen Gedanken (neuen Thread) wie Wolfram hatte ich auch heut morgen. Denn die Ausführungen von Wolfram,
Franz Bernhard, Frank (Morningstar) und Dietmar sind es mMn Wert, auch künftigen Lesern zur Verfügung zu stehen

Gut gemacht, Philipp

Beste Grüße, von Peter

[Opa.Wolle †]

Hi Peter,

wenn Du jetzt noch das "KFZ" wegläßt, paßt das hier füe alle Lautsprecher.
Wolframs Erklärungen sind ja allgemein gehalten und nicht nur auf das Auto bezogen.

[Peter-MV]

Hallo Wolfgang

Mit der Überschrift von DiESEM Thread hab ich gar nichts zu tun Ich bin auch gar NiCHT der Moderator von
diesem Forum. Die Überschrift hat Philipp (Vagabund) oder jemand anderes so verfaßt, nachdem diese Beiträge
aus meinem Thread abgekoppelt wurden.

Ich gebe Dir ansonsten Recht, denn diese nützlichen Hinweise sind ja für Lautsprecher aller Art von Bedeutung.
Deswegen hatte Wolfram auch die Abkoppelung (zu Recht) vorgeschlagen, aber OHNE "Kfz~" (das kommt NiCHT
von Wolfram, und auch nicht von mir).

Beste Grüße, von Peter

[Richard]

Ich habe es mal kurz geändert.

[Vagabund]

Danke Richard, war mit dem Carmen beschäftigt und habs verpennt.

[Peter-MV]

Hallo Ihr Guten

Eine klasse Seite, wo das nochmal sehr schön beschrieben ist, was auch Wolfram uns schon so gut erklärt, ist diese:

http://www.orbid-sound.de/index.php?id=praxis

=> Ich finde die Lektüre lohnt sich wirklich auch

Beste Grüße, von Peter

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Edit:

   

[scotty †]

Peter,
der von Dir gefundene Artikel/ Webseite ist unbedingt allen zu empfehlen, die Lautsprecher- Verstärker- Systeme wirklich verstehen wollen. Danke, daß Du den Link eingestellt hast. Da ist nichts mehr hinzuzufügen!

[Opa.Wolle †]

Hi,
im Augenblick komme ich nicht zum Lesen, aber dieser Satz entspricht genau meinem Gefühl:

   

[Peter-MV]

Danke Wolfram

=> Für Dein freundliches Feedback Ich fand das alles recht interessant zu lesen, und deswegen hab ich
für mich mal noch eine Frage:

Habe ich das richtig verstanden:

Wenn ich z.B. ein AutoRadio mit eingebautem Verstärker und je 50W Ausgangsleistung pro Kanal hab,
kann ich getrost z.B. Lautsprecher einbauen mit z.B. Nennbelastbarkeit 35W oder 40W? Da kann durchaus auch
guter & kräftiger Klang herauskommen, auch z.B. 90 dB plus Bass, und die Gefahr des Durchbrennens der Schwingspule
ist relativ geringer als wenn ich LS mit hohen Wattagen verwende?

Oder einfach gesagt:

Die Wattzahl der Nennbelastbarkeit des Lautsprechers sollte möglichst niedriger sein,
als die Ausgangs~Leistung des Verstärkers (??).

Ein Clipping~Risiko bleibt trotzdem iMMER übrig, wenn man es übertreibt, so hab ich es verstanden, stimmt das so?

Beste Grüße, von Peter

[Uli]

Peter, das stimmt ein BISSCHEN.
Erstens: Glaube bitte, daß Dein Radio KEINE 50Watt pro Kanal "bringt". Egal wie teuer es war und was drauf steht. Und wenn Du eine "null" an den Kaufpreis dranhängst, dann IMMER noch nicht!
Zweitens: Wenn Du darauf achtest, daß die LS einen hohen Wirkungsgrad haben, dann wirst Du ohne Gehörschutz auch keine 4x20Watt im Auto aushalten, also das Radio nicht überlasten und die LS nicht "sprengen".

Löse Dich einfach mal ein bisschen von den Watt-Angaben - sowohl bei Verstärkern wie auch bei Lautsprechern. Hör Dir mal ein dickes Röhrenradio an mit z.B. 2x EL84 als Gegentakt Endstufe. Das wirst Du im Auto nicht "voll aufdrehen" wollen. Und das sind nur EINMAL 15Watt. Aber die halt an Lautsprechern, die ziemlich gut auf die Endstufe abgestimmt sind statt auf das "Energie verbrennen".
Das ist es, was Wolfram und auch die von Dir gefundene Seite Dir nahebringen wollen

Edit: Logisch kannst Du jeden Verstärker immer übersteuern (clipping). Außer, Du hättest einen richtig dicken Verstärker und verhältnismäßig schwache Boxen, dann knallen erst diese bevor der Verstärker übersteuert.

[Peter-MV]

Danke Uli

Jo, so langsam verstehe ich besser, worauf es ankommt. Und es stimmt, wie Du den Vergleich beschreibst. Wenn ich zum Beispiel
mein Loewe~Opta Meteor Stereo 4761W (mit 2x EL84 Endverstärker~Röhren und Gegentakt~Endstufe) anschalte, hat das tatsächlich
so einen hammergeilen Sound, daß ich mich gar nicht trauen würde, voll aufzudrehen Und da sind ja auch keine 300W drin oder so.

Also seh ich da schon gelassener auf die Watt~Angaben, sondern mach lieber 'nen Sound~Check, und wenn Watt,
dann (im Zweifelsfall) gern weniger (bei den Lautsprechern). Der Wirkungsgrad ist ja leider selten in den
Beschreibungen der Lautsprecher aufgeführt im Datenblatt...

Beste Grüße, von Peter