boulevard/12-07-06_wirkungsgrad
 

Wirkungsgrad von Lautsprechern

06.07.2012 // Jürgen Saile

Wie sieht dies nun bei einem Hochwirkungsgrad-Lautsprecher aus? Ein Hornsystem mit 105dB/W/m Kennschalldruck und einem Watt Ausgangsleistung am Verstärker liefert am Hörplatz in 4m noch einen Schalldruckpegel von 93dB. Um 105dB zu erreichen, werden nur 16 Watt benötigt. Einen Hinweis zu einer kleinen Entschärfung des Problems gibt es aber dennoch: üblicherweise hören wir ja Stereo mit zwei Lautsprechern. Hier spricht man dann in der Akustik von zwei inkohärenten Schallquellen. Dies bedeutet, dass der linke Lautsprecher ein anderes Signal wiedergibt als der rechte. In diesem Fall erhöht sich der Schalldruckpegel um 3dB. Unser Bolide aus dem Beispiel müsste dann „nur“ noch 795 Watt abgeben, am Hochwirkungsgrad-Lautsprecher 8 Watt. Mit 8 Watt wären wir aber bereits im Hoheitsgebiet einer 300B. Oder einer Hiraga Le Monstre beispielsweise.

Einige Unklarheiten gibt es immer wieder bei dem Begriff Wirkungsgrad, dieser beschreibt nur das Verhältnis von zugeführter zu abgegebener Leistung. Er hat also nichts mit dem Kennschalldruck dB/W/m zu tun, der manchmal von den Herstellern angegeben wird. Die Lautsprecherhersteller nennen ungern den Wirkungsgrad ihrer Lautsprecher in Prozent, bei einem Kennschalldruck von 85dB/W/m wären das nämlich nur 0,2%! Dies bedeutet, dass nur zwei Promille der Verstärkerleistung in Schallenergie umgesetzt werden, den Rest muss die Schwingspule in Form von Wärme loswerden. Nicht ganz unproblematisch. Bei besagtem Horn wären es immerhin 20%, die in Schallenergie umgesetzt werden.

Wirkungsgrad

in Prozent

Kennschalldruckpegel

Verstärkerleistung in Watt

0,2

20%

105 dB

200

0,1

10%

102 dB

100

0,05

5%

99 dB

50

0,02

2%

95 dB

20

0,01

1%

92 dB

10

0,005

0,50%

89 dB

5

0,002

0,20%

85 dB

2

0,001

0,10%

82 dB

1


In der Tabelle kann man auch erkennen, wie die Verstärkerleistung zunimmt, wenn man den Schalldruck in 3 beziehungsweise 4dB-Schritten erhöht.

Im Zusammenhang mit dieser Tabelle kommt dann die typische Frage: Wie viel dB ist denn doppelt oder dreimal so laut? Hier muss man unterscheiden zwischen subjektiv empfundener Lautstärke und objektiv gemessenem Schalldruck. Wobei ich zugeben muss, dass ich bei der Vorstellung von doppelt so laut auch meine Probleme habe. Wann ist der Leberkäs nur noch halb so warm? Dies gehört in den Bereich der Psychoakustik (nicht der Leberkäs); üblicherweise nimmt man einen Wert von 10 dB für die doppelt so laut empfundene Lautstärke. Es gibt allerdings auch Untersuchungen, die hierfür einen Wert von 6dB angeben.

Ein anderer Punkt wird noch gerne übersehen, nämlich der Zusammenhang zwischen der Verstärkerleistung und der Nennimpedanz des Lautsprechers. Laut Definition darf die Nennimpedanz maximal um 20% unterschritten werden. Bei einem 4 Ohm Lautsprecher wären dies 3,2 Ohm. Wenn man also eine Nennimpedanz von 8 Ohm mit einem Minimum von 2 Ohm findet, stimmt irgend etwas nicht. Das nur nebenbei.

Oftmals wird die Empfindlichkeit eines Lautsprechers bei 2.83V Ausgangsspannung gemessen. Diese Spannung ergibt sich nach der Formel P= U²/R für eine reine 8 Ohm Last bei einem zugeführten Watt. Liegt diese Spannung an einer 4 Ohm Last, so wäre die zugeführte Leistung 2 Watt. Um auf den Vergleichswert von 1 Watt zu kommen, muss man dann von dem Kennschalldruck 3 dB abziehen. Vereinfacht ausgedrückt ist der 8 Ohm Lautsprecher bei gleichem Kennschalldruck empfindlicher als das 4 Ohm Modell.

Nun könnte man doch einfach den Schalldruck durch Parallelschalten mehrerer Chassis erhöhen. Dezibel sind allerdings logarithmische Einheiten, man kann die Zahlen hier nicht einfach addieren. Deshalb erhöht sich der Schalldruck bei kohärenten, also das gleiche Signal abgebenden Schallquellen nur um 6dB. Wegen der Impedanzhalbierung bei Parallelschaltung muss der Verstärker die doppelte Leistung abgeben; bezogen auf 1 Watt Ausgangsleistung nimmt der Kennschalldruck dann nur um 3 dB zu. Dies ist sehr vereinfacht dargestellt, weil auf Grund von Phasenproblemen bei eng zusammen liegenden Chassis die Pegel nicht so ohne Weiteres addiert werden können. Übrigens, auf einen verbreiteten Irrtum möchte ich noch hinweisen: durch parallel schalten mehrerer Basschassis kann keine tiefere Basswiedergabe erreicht werden! Es steigt lediglich der Schalldruck.

Nun gibt es Basschassis, beispielsweise aus der PA-Szene, die einen Wirkungsgrad von 100dB aufweisen und trotzdem nicht mit einem 3 Watt Röhrenverstärker vernünftig spielen. Diese Chassis sind für einen völlig anderen Anwendungszweck konstruiert worden und benötigen meistens einen Verstärker, der auch genügend Strom zur Verfügung stellen kann. Dies ist üblicherweise keine Stärke von Röhrengeräten. Deshalb gilt – wie immer – vor dem Kauf probieren. Der Wirkungsgrad alleine ist noch kein Garant dafür, dass der Lautsprecher auch mit Kleinleistungsverstärkern funktioniert.

Die Chassis von GIP Japan sind Nachbauten alter Western Electric Modelle mit hohem Wirkungsgrad, leider unbezahlbar
Die Chassis von GIP Japan sind Nachbauten alter Western Electric Modelle mit hohem Wirkungsgrad, leider unbezahlbar

 

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