Wirkungsgrad eines Lautsprechers

[aurelian]

Danke für die Formel, da werde ich gleich ein paar nachrechnen und schauen, ob das mit den Ergebnissen von BassCAD übereinstimmt.

[wolfgang520]

Noch einmal zum Nubert Forum (ich hoffe Herr Nubert nimmt es nicht übel, wenn ich aus diesem Forum zitiere).
Kleistermeister vom 30.06.2005:
"Um beim PA-lautsprecher den Wirkungsgrad zu erhöhen macht man folgendes:
- man macht die Membran und die Schwingspule möglichst leicht (es wird praktisch leichter sie anzutreiben). Dadurch steigt aber auch die Resonanzfrequenz
- man vergrössert die Membranfläche da dadurch der Strahlungswiderstand steigt und somit mehr Energie als "hörbare", akustische Leistung abgegeben wird.
- man erhöht die magnetische Flussdichte im Luftspalt. Dies bedeutet, dass der elektrische "Antrieb" und die Dämpfung effektiver wird. Das führt gleichzeitig aber auch zu einem höher einsetzenden Bassabfall.
"

Abschließend noch einmal zur ursprünglichen Fragestellung. die Simulation des Wirkungsgrades in Boxsim ist natürlich möglich. Ich will jedoch die simulierten Werte mit Messwerten abgleichen und daraus ergibt sich meine Anfrage.

Gruß

Wolfgang

[wolfgang520]

Hallo aurelian,

ich habe dazu im Nubert Forum "Basstreiber und Sinn von PA" etwas gefunden. Der Autor, Frank Klemm, schreibt am 30.06.2005:

Ein sicheres Verfahren, einen realen Wirkungsgrad zu bestimmen, ist

SPL = 21,85 + 10 * lg ( fs^3 * Vas / Qes )

zu berechnen, wobei
* SPL in dB
* fs in Hz
* Vas in Litern
* Qes einheitenlos
ist und eine Abstrahlung in den Halbraum erfolgt.

Zum einen ist kein Schmu mit solchen Tricks wie 2,828 Volt an 2 Ohm möglich,
zum anderen entfällt auch der Horneffekt (großer Treiber bei 1 kHz gemessen,
durch Bündlung und Hornform steigt der Kennschalldruck bei 1 kHz an, aber
nicht im wirklichen Arbeitsbereich).

Die Membranmasse geht dabei in Fs ein, Vas wird durch Sicke und Zentrierspinne bestimmt und Qes bestimmt die Stärke des Antriebs.

Gruß

Wolfgang

[aurelian]

die Eigenresonanz ist wieder umgekehrt proportional zur Membranmasse. Folglich muss eine hohe Membranmasse einen schlechten Wirkungsgrad nach sich ziehen. Dafür ist die Tiefbasswiedergabe besser.

Gruß

Wolfgang

Eigentlich erstaunlich, dass ein Chassis mit 425 (!) Gramm bewegter Masse doch noch relativ laut ist (88 bis 89 dB) und schön bis 500 Hz geht (Klirrfaktor dabei??). Für mich das ultimative (Sub)Bass-Chassis, viel was Besseres wird man kaum bekommen um den Preis: http://www.daytonaudio.com/index.php...ss460ho-4.html


Und was ist eigentlich mit der mechanischen Güte? Je starrer, desto mehr Energie müßte doch auch verloren gehen......

[aurelian]

Zur ursprünglichen Frage über den Wirkungsgradverlust beim Einbau in eine Box:
Das läßt sich doch konkret ohnhin leicht mit Boxsim feststellen, indem man den Frequenzgang für einen bestimmten Lautsprecher simulieren läßt - mit und ohne Frequenzweiche - (hängt zB auch von der Stärke der Dämmbefüllung ab) und mit dem ursprünglichen Frequenzgang vergleicht....

[wolfgang520]

Hallo aurelian,

die Eigenresonanz ist wieder umgekehrt proportional zur Membranmasse. Folglich muss eine hohe Membranmasse einen schlechten Wirkungsgrad nach sich ziehen. Dafür ist die Tiefbasswiedergabe besser.

Gruß

Wolfgang

[aurelian]

Was meine weiter unter gestellte Frage zum Wirkungsgrad von Bass-Chassis betrifft, scheinen vor allem drei Größen dafür verantwortlich zu sein:
Elektrische Güte, VAS und Eigenresonanz. ZB je höher die Eigenresonanz, desto höher der Wirkungsgrad.

[ALler]

aurelian schrieb:

Ist nicht dB/W/m eigentlich die verbindliche Norm, die man benützen sollte?

Wäre schon gut.

Die Historie (Messungen mit Analysern aus der FFT-Anfangszeit) hat aber mit sich gebracht, dass man aus praktischen Gründen
(wie auch der Beibehaltung von Vergleichsgrundlagen) weiterhin die *2,83Volt/@1Meter/@egal-wie-ohm* verwendet.

Zeitgemäße Analyser hingegen weisen dBSPL/1W/1Meter sogar praktisch vollkommen unabhängig von der Höhe der Mess-Spannung und der Messentfernung aus, jedoch unter Zugrundelegung der tatsächlich anliegenden Impedanz (siehe Beispiel Menu-Feld unten).

Auch Phantasie-"Normen" wie "5Watt/7Meter" (bei vielleicht 66 Ohm Anschlußimpedanz) sind da dann kein Problem.

Das man trotzdem die 2,83Volt zugrunde legt kann wohlweislich daran liegen,
dass unbedarfte Betrachter oft verwirrt/abgeschreckt reagieren
wenn eine löbliche 1W/1Meter Angabe ja einen anderen (oft niedrigeren) Wirkungsgrad ausweist, wie z.B. in der vertrauten Ho-Hifi zu sehen.

Grüße von
ALler

[aurelian]

Wie erreicht man, dass PA-Tieftöner einen Wirkungsgrad von 98-100 dB/m/W (zB die 30cm Chassis) haben, HiFi-Chassis aber eher 89-92 dB ? Zu Lasten wovon geht der höhere Wirkungsgrad?

dB/2,83V /1m

Das ist recht ärgerlich und wird oft auch noch falsch gehandhabt, zB bei 4 Ohm Chassis.
Ist nicht dB/W/m eigentlich die verbindliche Norm, die man benützen sollte?

[wolfgang520]

Hallo capslock,

mir ist ebenfalls aufgefallen, dass in verschiedenen Publikationen die Wirkungsgrade unterschiedlich definiert werden. Vielfach liest man die Einheit:

• dB/2,83V /1m

.

Laut meiner bekannten Definition soll der Bezug jedoch db/1W/1m sein. Bei 4Ohm Impedanz dürften dann aber nur 2V anliegen.
Der Theorie folgend müssten bei einer Messung im Wohnraum die Wandreflexionen allerdings abgeschnitten werden.

Gruß

Wolfgang

[capslock]

Moment mal, es gibt in aktuellen Datenblättern (mindestens) drei verschiedene Angaben:

- dB/2,83V /1m im Halbraum (manchmal auch in Schallwand)
- dB/W / 1 m im Halbraum tatsächlicher Schallpegel gemittelt über irgendeinen Bereich deutlich oberhalb fs
- dB/W/ 1 m im Halbraum berechnet aus den Thiele-Small-Parametern (das ist der Wert, der sich in einer sehr großen geschlossenen Box knapp oberhalb fs bzw. bei endlich großer Box fB einstellt

Ersteren braucht man, um passive Weichen einzupegeln, letzteren um den eigentlichen Wirkungsgrad (also die Energieeffizienz) zu vergleichen. Letzteren solltest Du auch aus vorhandenen TSP berechnen können und dann bei Bedarf auf 2,83 V umrechnen.

[wolfgang520]

Die in Datenblättern angegebenen Wirkungsgrade beziehen sich meistens auf Halbraumbedingungen.
Was man in einer Box erwarten kann, hängt von der Schallwandbreite und von der Art der Abstimmung ab (Bafflestep korrigiert, nur teilweise oder gar nicht?).
Wie es im speziellen Fall aussehen mag, kann man mit Simulationsprogrammen im Vorfeld ganz gut abschätzen. Edge beispelsweise eignet sich für diese Zweke sehr gut. Die 0 dB-Linie in Edge bezieht sich auf das Freifeld, liegt also 6 dB niedriger als bei einer Einbausituation in unendlicher Schallwand (Halbraum).

Hallo Chaomaniac,

für mich ergibt sich abschließend doch noch eine Frage. der Wirkungsgrad ist doch lt. Definition auf das Freifeld bezogen. Eine Messung im Raum würde also bedingt durch die Reflexionen immer einen zu hohen Wert angeben.
Ist es also richtig die Messung zu gaten, um damit diesen Fehler zu korrigieren?

Gruß

Wolfgang

[aurelian]

Weil es ohne das schwierig ist, ein in etwa wirkungsgradähnliches Chassis zu suchen, wenn man nur diese 86dB-Angabe hat (wie leider in Deutschland bis in die 80er Jahre bei Lautsprechern üblich).

[Chaomaniac]

Von 3 m auf 1 m im Freifeld gibt es einen Pegelzuwachs von gut 9,5 dB.

Berechnung:

20×log (Entfernung 1÷Entfernung 2)

Steht aber auch beim Sengpiel-Rechner mit dabei.

Für den Wohnraum hängt das vom Hallradius ab.
Wieso ist das eigentlich interessant?

[aurelian]

Nein, das hilft leider nichts.
Helfen würde nur, wenn wer einige Boxen oder Chassis, wo man die Nennleistung für 86dB auf 3m kennt, in einem normalen Wohnraum in 1m Entfernung messen würde. Dann könnte man zumindest eine Art Mittelwert finden. Ich gehe immer von 5 bis 6 dB aus (von 3 auf 1m im Wohnraum), das soll angeblich ein Praxisrichtwert sein, hat mir mal wer erzählt.