Giusto
HCA Lautsprecher und Cabinets
Wie sucht sich ein Bassist seine Bassbox aus? Die elektrische Belastbarkeit spielt beim Auswahlverfahren fast immer eine Rolle.
Doch die wenigsten Bassisten wissen überhaupt, was diese Angabe bedeutet.
Ich liste mal die falschen Mythen auf, von denen ich bisher gelesen/gehört habe.
- Eine Box mit mehr Leistung kann lauter spielen
- Eine Box mit mehr Leistung macht mehr Druck
- Eine Box deren Belastbarkeit viel höher ist als die Leistung des Verstärkers kann den Verstärker beschädigen.
- Ist die Belastbarkeit der Box höher als die Leistung des Verstärkers, kann der Box nichts passieren.
Ich versuche nun laiengerecht etwas Licht ins Dunkel zu bringen.
Wer den prinzipiellen Aufbau und eines dynamischen Lautsprechers (um die geht es hier) nicht kennt, schaut sich zum besseren Verständnis folgendes Bild an.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lautsprecher_Schema.svg
Fließt ein Strom durch die Schwingspule, erzeugt diese Ein Magnetfeld. In Wechselwirkung mit dem Lautsprechermagnet bewegen diese beiden Magnetfelder durch Anziehung und Abstoßung die Membran raus oder rein. So wird Luft bewegt, es wird Schall abgestrahlt.
Nun Steht auf der box und meistens auch auf dem Magnet des Lautsprecher Chassis eine Angabe in Watt.
Vereinfacht gesagt ist das die Leistung, mit der die Schwingspule beaufschlagt werden kann, ohne zu schmelzen.
RMS, Sinus oder Dauerbelastbarkeit geben an, wie viel Leistung der Lautsprecher dauerhaft verkraftet. Diese werte werden auf unterschiedliche Art ermittelt, sind daher nicht 1:1 vertgleichbar. Sie stellen aber eh nur einen Anhaltspunkt dar.
Musikbelastbarkeit, PMPO, Impulsbelastbarkeit sollen angeben, wie viel Leistung der Lautsprecher kurzfristig verkraftet. Die Angabe reicht von seriös ermittelten Werten bis hin zu reinen Fantasieangaben.
Es kann also eine bestimmte Leistung durch die Schwingspule geschickt werden ohne dass der Draht so heiß wird, dass er schmilzt.
Den Bassist interessieren dabei primär welche Auswirkungen die Leistung auf die Lautstärke hat und ob die Box Schaden nehmen kann.
Beides hat erstaunlich wenig mit der elektrischen Belastbarkeit zu tun.
Nun will ich zu erst klären, welche Faktoren dafür verantwortlich sind, wie laut eine Box spielen kann.
Der Wirkungsgrad ist dabei eine wichtige Angabe. Er gibt an, wie viel der elektrischen Leistung in Schall umgewandelt wird. Der Rest wird von der Schwingspule in Wärme umgewandelt.
Der Wirkungsgrad wird normalerweise in % angegeben. Bei Lautsprechern haben sich aber zwei Angaben durchgesetzt.
Das wäre die Angabe dB/1W/1m. Sie gibt an, wie viel dB ein Lautsprecher bei einem Watt Leistung in 1m Abstand gemessen erzeugt.
Oft wird auch die Angabe dB/2,83V/1m verwendet. Bei 2,83V und 8 Ohm hat man ein Watt, dann ist die Angabe vergleichbar. Durch die Schwingspule eines 4 Ohm Lautsprechers fließen bei 2,83V aber schon 2 Watt, das macht auf dem Papier 3dB mehr, obwohl der Wirkungsgrad nicht höher ist. Hier bietet sich dem Hersteller die Möglichkeit, ein wenig zu bescheißen.
Lautsprecher sind wahnsinnig ineffizient.
würde ein Lautsprecher 112dB an einem Watt in einem meter Entfernung erzeugen, entspräche das einem Wirkungsgrad von 100%. Da kommt man aber bei Weitem nicht hin.
Für einen Hifi Lautsprecher sind 90dB/1W/1m schon ein stattlicher Wert, das entspricht einem Wirkungsgrad von 0,63%.
100dB/1W/1m sind im PA Bereich schon ein mehr als brauchbarer Wert, 6,3% Wirkungsgrad bedeutet aber immer noch, dass über 90% der teuer erkauften Verstärkerleistung in der Schwingspule verheizt werden. Ein möglichst hoher Wirkungsgrad ist wichtig. Ist die Ausbeute nur 3dB höher, spart man schon die halbe Leistung. Dabei ist 3dB nicht einmal viel, 3dB mehr nimmt man eben so wahr. 10dB mehr sind gefühlt ungefähr doppelt so laut, dafür braucht man glatt die zehnfache Leistung.
Man sieht also, dass man durch einen hohen Wirkungsgrad richtig Geld beim Verstärkerkauf sparen kann.
Leider liefern die wenigsten Hersteller seriöse Angaben, denn es fehlt für eine korrekte Angabe noch die Frequenz.
Hier komme ich zu einem Lautsprecher, der als Beispiel dienen soll. Ich habe den Eminence Legend BP102 gewählt, der ist recht gängig und es gibt vom Hersteller ein recht ausführliches und übersichtliches Datenblatt.
http://images5.thomann.de/pics/prod/162325_datasheet.pdf
Weil der Wirkungsgrad bei tiefen Frequenzen (auf die kommt es uns ja primär an) erheblich vom Gehäuse beeinflusst wird, werfe ich mein Simulationsprogramm an und simuliere den Verlauf in einem geschlossenen 40 Liter Gehäuse.
Dabei ist zu beachten, dass das Programm nur bei tiefen Frequenzen funktioniert. Bei höheren Frequenzen kommen mehr und mehr die Membranresonanzen zum Tragen, die das Programm ja nicht kennen kann. Das hier reicht aber für die Betrachtung.
Die tiefe E-Saite eines Viersaiters gibt ziemlich genau 40Hz von sich. man sieht, dass da der Pegel schon ein Stück weit gefallen ist. Man sieht daran gut, dass der Wirkungsgrad über den Übertragungsbereich nicht konstant ist. Gerne wird der Wirkungsgrad bei 1kHz gemessen. Das ist natürlich blöd für den Käufer einer Box, den gerade bei tiefen Frequenzen wird richtig Leistung benötigt und gerade da ist die Angabe dann oft unbrauchbar. Eigentlich bräuchte man einen Frequenzgang, der bei 2,83V gemessen wurde. Der wäre aussagekräftig, ich kenne aber keinen Hersteller von Bassboxen, der so etwas liefert.
Oft wird der Fehler gemacht und einfach der maximale Pegel ausgerechnet. Dazu werden Wirkungsgrad und Belastbarkeit heran gezogen. Bei 1kHz liefert der Eminence 94dB an einem Watt, das wäre dann die Angabe des Wirkungsgrades. Nun kann man rechnen. Für 3dB mehr die doppelte Leistung, für 10dB mehr die zehnfache Leistung
Für die im Datenblatt angegebenen 200 Watt komme ich auf 117db maximaler Pegel. so einfach und gleichzeitig falsch wird es oft gemacht, denn es wurde ein wichtiger faktor außer Acht gelassen.
Um Schall zu erzeugen, muss Luft verdrängt werden. Will man ein Signal mit niedriger Frequenz wiedergeben, muss mehr Luft verdrängt werden. Will man es lauter wiedergeben, muss noch mehr Luft verdrängt werden.
Wie laut eine Box ein bestimmtes Signal wiedergeben kann, ist also nicht nur von Wirkungsgrad und Belastbarkeit abhängig, sondern auch von dem Luftvolumen, das der Lautsprecher verdrängen kann.
Ein Blick ins Datenblatt liefert die Antwort. Die Membranfläche (Sd) beträgt 334.5cm². Für das verdrängbare Volumen ist noch der Bewegungsspielraum der Membran wichtig. dazu findet man 2 Angaben. Xmax bezeichnet die maximale Auslenkung (Hub) in jede Richtung (also rein und raus), bei der sich die Schwingspule noch ganz im Luftspalt befindet, die Verzerrungen also im rahmen bleiben.
Xlim gibt an, wie groß der Hub werden darf, ohne dass der Lautsprecher zerstört wird.
Mit diesem Wert füttere ich nun mein Simaulationsprogramm. Das kennt bereits den Verlauf (und damit den Wirkungsgrad) im Tiefton Bereich, ich gebe noch die 200 Watt Leistung und 10mm maximalen Hub an.
ich erhalte folgendes Diagramm (die graue Linie ist der Verlauf bei 2,83V (bei einem Watt).
Eigentlich musste die Kurve bei 200 Watt 23db über der 1 Watt Kurve liegen, doch bei tiefen Frequenzen geht dem Lautsprecher die Puste aus.
Man sieht bei 40Hz, dass der maximale Pegel nur 17db über der 1W Kurve liegt. Es reichen bei 40Hz also schon 50 Watt, um den Lautsprecher an sein mechanisches Limit zu bekommen (kann in einem anderen Gehäuse anders aussehen).
Für den Bassist bedeutet das Folgendes.
Er hat einen Eminence Legend BP102 in einem geschlossenen 40 Liter Gehäuse und einen Amp, der 150 Watt liefern kann.
Er dreht den Amp auf, reißt die leere E-Saite kräftig an und hört (wenn überhaupt) nur noch ein hässliches Kratzen vom Lautsprecher.
Was ist passiert? Der Bassist wird sich denken: "Der Lautsprecher hat doch 200 Watt und der Verstärker nur 150 Watt? Da hätte doch nichts passieren dürfen?".
Nimmt man dazu die schematische darstellung des Lautsprecher zur Hand sieht man, dass die Schwingspule nicht unendlich viel Spielraum zur Bewegung hat. Unten im magnetsystem sieht man die hintere Polplatte. Wird der Hub zu groß, berührt die Schwingspule die hintere Polplatte. Oft klackt es nur kräftig und der Lautsprecher überlebt einen solchen zwischenfall, aber die Schwingspule kann sich genau so gut deformieren und kratzt dann im Magnetsystem umher, weil sie nicht mehr richtig in den Spalt passt. Es kann aber auch einfach die Zentrierspinne reißen, auch dann kratzt es, weil die Schwingspule keine Führung mehr hat.
Das passiert bei viel weniger Leistung, als angegeben ist.
Nun kann ich mich mit dem Wissen im Hintergrund den Fragen am Anfang dieses Beitrages widmen.
- Eine Box mit mehr Leistung kann lauter spielen
Das ist falsch. Ein Fahrzeug mit höherem Spritverbrauch fährt auch nicht zwangsläufig schneller.
Die Entwickler des eminence hätten auch einen dickeren Draht nehmen können, um die Schwingspule zu wickeln. Damit wäre die elektrische Belastbarkeit erhöht. Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass bei 50 Watt und 40Hz der maximale Hub bereits erreicht ist.
Mit 2 von den Lautsprechern hätte man nicht nur 400 Watt elektriosche Belastbarkeit, sondern auch das doppelte Verdrängungsvolumen. So eine Box kann dann tatsächlich 6dB lauter spielen.
- Eine Box mit mehr Leistung macht mehr Druck
Die Belastbarkeit hat nichts mit den Klangeigenschaften eines Lautsprechers zu tun. Große Lautsprecher sind aber meistens höher belastbar und machen eben mehr Druck.
- Eine Box deren Belastbarkeit viel höher ist als die Leistung des Verstärkers kann den Verstärker beschädigen.
Eine Box mit unpassender Impedanz kann einen Verstärker beschädigen, eine zu hohe Belastbarkeit gibt es nicht.
- Ist die Belastbarkeit der Box höher als die Leistung des Verstärkers, kann der Box nichts passieren.
Wie ich bereits dargestellt habe kann man einen Lautsprecher auch mit weit weniger als der auf dem Magnet angegebenen Leistung zerstören.
Ich hoffe, ich konnte etwas nützliches Wissen vermitteln.
Doch die wenigsten Bassisten wissen überhaupt, was diese Angabe bedeutet.
Ich liste mal die falschen Mythen auf, von denen ich bisher gelesen/gehört habe.
- Eine Box mit mehr Leistung kann lauter spielen
- Eine Box mit mehr Leistung macht mehr Druck
- Eine Box deren Belastbarkeit viel höher ist als die Leistung des Verstärkers kann den Verstärker beschädigen.
- Ist die Belastbarkeit der Box höher als die Leistung des Verstärkers, kann der Box nichts passieren.
Ich versuche nun laiengerecht etwas Licht ins Dunkel zu bringen.
Wer den prinzipiellen Aufbau und eines dynamischen Lautsprechers (um die geht es hier) nicht kennt, schaut sich zum besseren Verständnis folgendes Bild an.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lautsprecher_Schema.svg
Fließt ein Strom durch die Schwingspule, erzeugt diese Ein Magnetfeld. In Wechselwirkung mit dem Lautsprechermagnet bewegen diese beiden Magnetfelder durch Anziehung und Abstoßung die Membran raus oder rein. So wird Luft bewegt, es wird Schall abgestrahlt.
Nun Steht auf der box und meistens auch auf dem Magnet des Lautsprecher Chassis eine Angabe in Watt.
Vereinfacht gesagt ist das die Leistung, mit der die Schwingspule beaufschlagt werden kann, ohne zu schmelzen.
RMS, Sinus oder Dauerbelastbarkeit geben an, wie viel Leistung der Lautsprecher dauerhaft verkraftet. Diese werte werden auf unterschiedliche Art ermittelt, sind daher nicht 1:1 vertgleichbar. Sie stellen aber eh nur einen Anhaltspunkt dar.
Musikbelastbarkeit, PMPO, Impulsbelastbarkeit sollen angeben, wie viel Leistung der Lautsprecher kurzfristig verkraftet. Die Angabe reicht von seriös ermittelten Werten bis hin zu reinen Fantasieangaben.
Es kann also eine bestimmte Leistung durch die Schwingspule geschickt werden ohne dass der Draht so heiß wird, dass er schmilzt.
Den Bassist interessieren dabei primär welche Auswirkungen die Leistung auf die Lautstärke hat und ob die Box Schaden nehmen kann.
Beides hat erstaunlich wenig mit der elektrischen Belastbarkeit zu tun.
Nun will ich zu erst klären, welche Faktoren dafür verantwortlich sind, wie laut eine Box spielen kann.
Der Wirkungsgrad ist dabei eine wichtige Angabe. Er gibt an, wie viel der elektrischen Leistung in Schall umgewandelt wird. Der Rest wird von der Schwingspule in Wärme umgewandelt.
Der Wirkungsgrad wird normalerweise in % angegeben. Bei Lautsprechern haben sich aber zwei Angaben durchgesetzt.
Das wäre die Angabe dB/1W/1m. Sie gibt an, wie viel dB ein Lautsprecher bei einem Watt Leistung in 1m Abstand gemessen erzeugt.
Oft wird auch die Angabe dB/2,83V/1m verwendet. Bei 2,83V und 8 Ohm hat man ein Watt, dann ist die Angabe vergleichbar. Durch die Schwingspule eines 4 Ohm Lautsprechers fließen bei 2,83V aber schon 2 Watt, das macht auf dem Papier 3dB mehr, obwohl der Wirkungsgrad nicht höher ist. Hier bietet sich dem Hersteller die Möglichkeit, ein wenig zu bescheißen.
Lautsprecher sind wahnsinnig ineffizient.
würde ein Lautsprecher 112dB an einem Watt in einem meter Entfernung erzeugen, entspräche das einem Wirkungsgrad von 100%. Da kommt man aber bei Weitem nicht hin.
Für einen Hifi Lautsprecher sind 90dB/1W/1m schon ein stattlicher Wert, das entspricht einem Wirkungsgrad von 0,63%.
100dB/1W/1m sind im PA Bereich schon ein mehr als brauchbarer Wert, 6,3% Wirkungsgrad bedeutet aber immer noch, dass über 90% der teuer erkauften Verstärkerleistung in der Schwingspule verheizt werden. Ein möglichst hoher Wirkungsgrad ist wichtig. Ist die Ausbeute nur 3dB höher, spart man schon die halbe Leistung. Dabei ist 3dB nicht einmal viel, 3dB mehr nimmt man eben so wahr. 10dB mehr sind gefühlt ungefähr doppelt so laut, dafür braucht man glatt die zehnfache Leistung.
Man sieht also, dass man durch einen hohen Wirkungsgrad richtig Geld beim Verstärkerkauf sparen kann.
Leider liefern die wenigsten Hersteller seriöse Angaben, denn es fehlt für eine korrekte Angabe noch die Frequenz.
Hier komme ich zu einem Lautsprecher, der als Beispiel dienen soll. Ich habe den Eminence Legend BP102 gewählt, der ist recht gängig und es gibt vom Hersteller ein recht ausführliches und übersichtliches Datenblatt.
http://images5.thomann.de/pics/prod/162325_datasheet.pdf
Weil der Wirkungsgrad bei tiefen Frequenzen (auf die kommt es uns ja primär an) erheblich vom Gehäuse beeinflusst wird, werfe ich mein Simulationsprogramm an und simuliere den Verlauf in einem geschlossenen 40 Liter Gehäuse.
Dabei ist zu beachten, dass das Programm nur bei tiefen Frequenzen funktioniert. Bei höheren Frequenzen kommen mehr und mehr die Membranresonanzen zum Tragen, die das Programm ja nicht kennen kann. Das hier reicht aber für die Betrachtung.
Die tiefe E-Saite eines Viersaiters gibt ziemlich genau 40Hz von sich. man sieht, dass da der Pegel schon ein Stück weit gefallen ist. Man sieht daran gut, dass der Wirkungsgrad über den Übertragungsbereich nicht konstant ist. Gerne wird der Wirkungsgrad bei 1kHz gemessen. Das ist natürlich blöd für den Käufer einer Box, den gerade bei tiefen Frequenzen wird richtig Leistung benötigt und gerade da ist die Angabe dann oft unbrauchbar. Eigentlich bräuchte man einen Frequenzgang, der bei 2,83V gemessen wurde. Der wäre aussagekräftig, ich kenne aber keinen Hersteller von Bassboxen, der so etwas liefert.
Oft wird der Fehler gemacht und einfach der maximale Pegel ausgerechnet. Dazu werden Wirkungsgrad und Belastbarkeit heran gezogen. Bei 1kHz liefert der Eminence 94dB an einem Watt, das wäre dann die Angabe des Wirkungsgrades. Nun kann man rechnen. Für 3dB mehr die doppelte Leistung, für 10dB mehr die zehnfache Leistung
Für die im Datenblatt angegebenen 200 Watt komme ich auf 117db maximaler Pegel. so einfach und gleichzeitig falsch wird es oft gemacht, denn es wurde ein wichtiger faktor außer Acht gelassen.
Um Schall zu erzeugen, muss Luft verdrängt werden. Will man ein Signal mit niedriger Frequenz wiedergeben, muss mehr Luft verdrängt werden. Will man es lauter wiedergeben, muss noch mehr Luft verdrängt werden.
Wie laut eine Box ein bestimmtes Signal wiedergeben kann, ist also nicht nur von Wirkungsgrad und Belastbarkeit abhängig, sondern auch von dem Luftvolumen, das der Lautsprecher verdrängen kann.
Ein Blick ins Datenblatt liefert die Antwort. Die Membranfläche (Sd) beträgt 334.5cm². Für das verdrängbare Volumen ist noch der Bewegungsspielraum der Membran wichtig. dazu findet man 2 Angaben. Xmax bezeichnet die maximale Auslenkung (Hub) in jede Richtung (also rein und raus), bei der sich die Schwingspule noch ganz im Luftspalt befindet, die Verzerrungen also im rahmen bleiben.
Xlim gibt an, wie groß der Hub werden darf, ohne dass der Lautsprecher zerstört wird.
Mit diesem Wert füttere ich nun mein Simaulationsprogramm. Das kennt bereits den Verlauf (und damit den Wirkungsgrad) im Tiefton Bereich, ich gebe noch die 200 Watt Leistung und 10mm maximalen Hub an.
ich erhalte folgendes Diagramm (die graue Linie ist der Verlauf bei 2,83V (bei einem Watt).
Eigentlich musste die Kurve bei 200 Watt 23db über der 1 Watt Kurve liegen, doch bei tiefen Frequenzen geht dem Lautsprecher die Puste aus.
Man sieht bei 40Hz, dass der maximale Pegel nur 17db über der 1W Kurve liegt. Es reichen bei 40Hz also schon 50 Watt, um den Lautsprecher an sein mechanisches Limit zu bekommen (kann in einem anderen Gehäuse anders aussehen).
Für den Bassist bedeutet das Folgendes.
Er hat einen Eminence Legend BP102 in einem geschlossenen 40 Liter Gehäuse und einen Amp, der 150 Watt liefern kann.
Er dreht den Amp auf, reißt die leere E-Saite kräftig an und hört (wenn überhaupt) nur noch ein hässliches Kratzen vom Lautsprecher.
Was ist passiert? Der Bassist wird sich denken: "Der Lautsprecher hat doch 200 Watt und der Verstärker nur 150 Watt? Da hätte doch nichts passieren dürfen?".
Nimmt man dazu die schematische darstellung des Lautsprecher zur Hand sieht man, dass die Schwingspule nicht unendlich viel Spielraum zur Bewegung hat. Unten im magnetsystem sieht man die hintere Polplatte. Wird der Hub zu groß, berührt die Schwingspule die hintere Polplatte. Oft klackt es nur kräftig und der Lautsprecher überlebt einen solchen zwischenfall, aber die Schwingspule kann sich genau so gut deformieren und kratzt dann im Magnetsystem umher, weil sie nicht mehr richtig in den Spalt passt. Es kann aber auch einfach die Zentrierspinne reißen, auch dann kratzt es, weil die Schwingspule keine Führung mehr hat.
Das passiert bei viel weniger Leistung, als angegeben ist.
Nun kann ich mich mit dem Wissen im Hintergrund den Fragen am Anfang dieses Beitrages widmen.
- Eine Box mit mehr Leistung kann lauter spielen
Das ist falsch. Ein Fahrzeug mit höherem Spritverbrauch fährt auch nicht zwangsläufig schneller.
Die Entwickler des eminence hätten auch einen dickeren Draht nehmen können, um die Schwingspule zu wickeln. Damit wäre die elektrische Belastbarkeit erhöht. Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass bei 50 Watt und 40Hz der maximale Hub bereits erreicht ist.
Mit 2 von den Lautsprechern hätte man nicht nur 400 Watt elektriosche Belastbarkeit, sondern auch das doppelte Verdrängungsvolumen. So eine Box kann dann tatsächlich 6dB lauter spielen.
- Eine Box mit mehr Leistung macht mehr Druck
Die Belastbarkeit hat nichts mit den Klangeigenschaften eines Lautsprechers zu tun. Große Lautsprecher sind aber meistens höher belastbar und machen eben mehr Druck.
- Eine Box deren Belastbarkeit viel höher ist als die Leistung des Verstärkers kann den Verstärker beschädigen.
Eine Box mit unpassender Impedanz kann einen Verstärker beschädigen, eine zu hohe Belastbarkeit gibt es nicht.
- Ist die Belastbarkeit der Box höher als die Leistung des Verstärkers, kann der Box nichts passieren.
Wie ich bereits dargestellt habe kann man einen Lautsprecher auch mit weit weniger als der auf dem Magnet angegebenen Leistung zerstören.
Ich hoffe, ich konnte etwas nützliches Wissen vermitteln.
- Eigenschaft
Super, klasse geschrieben, und vor allem verständlich. 
