Basslautsprecher und Verstärker Technik

Lautsprecherbild

Subjektiver, selektiver Überblick von bassbacke

Vorwort

Dieser Text erhebt nicht den Anspruch für Jeden verständlich zu sein. Ein gewisses Grundwissen in Physik und Mathematik muß ich voraussetzen, sonst würde die Text noch wesentlich länger.

Dieses Grundwissen vorausgesetzt und entsprechendes Interesse, sollte dieser Text aber schon rüberkommen. Wenn das nicht so ist, bitte gerne nachfragen. Wenn daraus eine verbesserte Version des Textes rauskommt, der noch mehr Personen zugänglich ist, umso besser.

Da ich nicht unfehlbar bin, können sich hier Fehler eingeschlichen haben. An Korrekturen bin ich jederzeit interessiert.

Feedback bitte an kosta (at) bassbacke.de (sorry, kein Link wegen der unerwünschten SPAM eMail Sammelbots).

Wer es denn noch viel genauer wissen will und Formeln nicht scheut, sollte sich folgendes Lautsprecher Modell anschauen (vielen Dank an das www.bassic.ch Mitglied E-A-D-G fü die URL).

Einleitung

Im Bereich Lautsprecher werden oft Märchen und Halbwahrheiten verbreitet. Ich versuche mich in diesem Dokument möglichst auf Fakten zu beschränken und subjektive Faktoren wie "Soundgeschmack" außen vor zu lassen. Wie gesagt: es ist ein Versuch. Gleichzeitig versuche ich die Dinge nicht unnötig kompliziert darzustellen, man verzeihe mir daher die eine oder andere Vereinfachung.

Für den Übertragungsbereich einer Lautsprecherbox sind eine Vielzahl von Faktoren entscheidend:

Die Membranfläche zusammen mit dem Hub liefert vor allen Dingen erst mal Schalldruck, nicht automatisch eine niedrigere untere Grenzfrequenz.

Bei Lautsprechern einer Baureihe kann es aber durchaus gelten, dass die Membranfläche einen direkten Einfluß auf die untere Grenzfrequenz und den maximalen Schalldruckpegel haben.

Andererseits muss geringere Membranfläche durch mehr Hub kompensiert werden und diesen erhält man entweder durch mehr zugeführte Leistung oder durch einen besseren Wirkungsgrad (was in der Regel herstellungsbedingt deutlich teurer ist).

Membranflächen bei Lautsprechern

Fläche in cm², die sich bewegt um Schall zu erzeugen.
Quelle: Stratitis via bassic
Bilder von Eminence Lautsprechern sind von der Größe her im richtigen Verhältnis.

Die Bilder der hier gezeigten Eminence Lautsprecher sind einigermaßen maßstabgetreu.

Ø
[Inch]
Ø
[cm]
Abbildung
(Beispiel)
A 1
[cm²]
A 2
[cm²]
A 4
[cm²]
A 6
[cm²]
A 8
[cm²]
8" 20,32 8 Inch speaker 210-220 420-440 840-880 1260-1320 1680-1760
10" 25,40 10 Inch speaker 330-345 660-690 1320-1380 1980-2070 2640-2760
12" 30,48 12 Inch speaker 520-540 1040-1080 2080-2160 3120-3240 4160-4320
15" 38,10 15 Inch speaker 823-865 1646-1730 3292-3460 4938-5190 6584-6920
18" 45,72 18 Inch speaker 1150-1160 2300-2320 4600-4640 6900-6960 9200-9280

Wirkungsgrad und maximaler Schalldruckpegel

Der maximale Schalldruckpegel, den eine Lautsprecherbox zu erzeugen vermag, kann man mit Hilfe der Angabe des Wirkungsgrades (Kernschalldruck dB@1W@1m) in Kombination mit der maximalen RMS Leistung, die die Lautsprecherbox verträgt, berechnen.

Das ist allerdings nicht die ganze Wahrheit.

Einerseits sind die Angaben der Hersteller nicht immer zuverlässig, andererseits  sinkt die Lautstärkezunahme nahe der maximalen Belastbarkeit (thermische Kompression).

Auch nimmt die Impedanz nahe der Resonanzfrequenz deutlich zu. Lautsprecher haben konstruktionsbedingt eine von der Frequenz abhängige Impedanz, was die Sache nicht gerade vereinfacht.

Nur wenige Hersteller geben einen maximalen dB SPL Wert an, der wirklich verrät wie laut die Lautsprecherbox sein kann.

Auch der SPL Wert ist frequenzabhängig, meist wird von Hersteller ein gemittelter Wert angegeben.

Einige Hersteller suchen sie sich da Werte raus, die hoch erscheinen, aber für die Basswiedergabe wenig aussagen, wie z. B. bei 1 kHz.

Lautstärke und Wirkungsgrad

Das menschliche Gehör empfindet in der Regel eine Schalldruckpegel Steigerung um +10 dB als doppelte Lautstärke, eine Steigerung um +3 dB wird gerade mal so wahrgenommen.

Diese Angabe ist abhängig von Schalldruckpegel, daher nicht konstant +3 dB.

Um den Schalldruckpegel um +3 dB zu steigern, muss man die doppelte Verstärker Leistung in die Lautsprecherbox jagen, jedoch braucht die zehnfache Verstärker Leistung um die doppelte Lautstärke (+10 dB) zu erreichen oder die hundertfache Verstärker Leistung (zehnfache elektrische Spannung) um die Lautstärke zu vervierfachen (+20 dB).

Andererseits verträgt das menschliche Gehör die doppelte Lautstärke nur 1/10 der Zeit, also Vorsicht!

Man braucht "nur" die doppelte Verstärker Leistung, wenn man die doppelte Anzahl an Lautsprechern einsetzt, um +6dB zu gewinnen. Das ist der Lohn für mehr Schlepperei, gilt aber nur tiefe Frequenzen (was uns bei Basslautsprechern durchaus interessiert).

Die doppelte Anzahl von Lautsprechern bei gleicher Verstärker Leistung (aufgeteilt) liefert +3 dB für Frequenzen, deren Wellenlänge größer ist als der resultierende Lautsprechermembrandurchmesser. Ist das noch verständlich?

Diese Regel kann allerdings nicht beliebig oft hintereinander angewendet werden, da irgendwann der resultierende Lautsprechermembrandurchmesser größer ist als Wellenlänge der zu übertragenden Frequenz.

Vergleichen wir zwei Lautsprecherboxen und ihre "maximale Lautstärke":

Lautsprecherbox A Lautsprecherbox B
103 dB@1W@1m
Belastbarkeit 300 W RMS
max. dB SPL: 128 dB
(bei 300 W RMS)
98 dB@1W@1m
Belastbarkeit 1000 W RMS
max. dB SPL: 128 dB
(bei 1000 W RMS)

Hier kann man also mit Lautsprecher A jede Menge Energie sparen. :)

Grob gesagt, wer ineffiziente Lautsprecherboxen betreibt, spielt hoffentlich nicht so laut, denn ansonsten muss man mehr Boxen und kräftigere Verstärker und damit meist schwerere und teurere Verstärker und Lautsprecherboxen mit sich rumschleppen.

Diese Berechnungen sind theoretisch.

Relativ kurz vor der maximalen Belastbarkeit der Lautsprecher werden die Spulen sehr heiß und erhöhen ihren elektrischen Widerstand (z. B. bis zum doppelten) daher bekommen sie in der Regel die volle Leistung (im Sinne von Belastbarkeit) gar nicht mehr ab, es sei denn die Endstufe hat ordentliche Reserven.

Oft kann die maximale Leistung gar nicht gefahren werden aufgrund mechanischer Beschränkungen (z. B. Lautsprechermembranhub) und der Lautsprecherboxen Konstruktion.

Es gibt Grenzen wie weit eine Lautsprechermembran hin und her schwingen kann bevor es anfängt zu "krachen" und diese Grenze kann weit vor der maximalen elektrischen Belastbarkeit erreicht werden.

Von der frequenzabhängigen Impedanz mal ganz zu schweigen.

Die oben genannte Berechnung vermittelt aber trotzdem ein brauchbares Bild der Wirklichkeit und ermöglicht Vergleiche.

Verstärker Leistung vs. Schalldruckpegel

Die notwendige Verstärker Leistung steigt verglichen mit der Zunahme des Schalldruckpegels bzw. der wahrgenommenen Lautstärke expotentiell.

Verstärker
Leistung
Schalldruckpegel
(relativ)
0,1 W -10 dB
0,2 W -7 dB
0,5 W -3 dB
1 W 0 dB
2 W +3 dB
4 W +6 dB
10 W +10 dB
20 W +13 dB
40 W +16 dB
100 W +20 dB
200 W +23 dB
400 W +26 dB
800 W +29 dB
1000 W +30 dB

W-vs-dB.png
(graphische Darstellung der oben gezeigten Tabelle)

Absoluter Wirkungsgrad

Wenn man Kernschalldruckangaben liest, fragt man sich, welchen maximalen Schalldruckpegel man erreichen könnte, wenn die gesamte elektrische Leistung verlustfrei in Schall umgesetzt werden könnte und nicht zum größten Teil in Wärme.

Die Antwort darauf findet man in folgender Tabelle:

@1W@1m Wirkungsgrad
112 dB 100.00%
106 dB 25.00%
103 dB 12.50%
100 dB 6.20%
98 dB 4.00%
96 dB 2.50%
94 dB 1.60%
92 dB 1.00%
90 dB 0.60%
88 dB 0.40%
86 dB 0.25%
84 dB 0.16%
82 dB 0.10%
80 dB 0.06%
77 dB 0.03%

Dem Energieerhaltungssatz folgend, kann nie mehr als 100% der eingesetzen Energie gewandelt werden.

Wenn irgend ein Anbieter versucht euch eine Lautsprecherbox zu verkaufen mit einem Wirkungsgrad, der höher sein soll als 112 dB@1W@1m, sollte man dem extrem skeptisch gegenüber stehen.

Bereits bei 103 dB@1W@1m ist der Wirkungsgrad sehr gut.

Hier wird 1/8 (12,5%) der elektrischen Leistung in Schall gewandelt.

Das mag nach wenig klingen, typische Hi-Fi Lautsprecherboxen liegen jedoch bei maximal 1% bzw. 92 dB@1W@1m, meist noch drunter, dafür haben sie meistens einen ausgewogeneren Klang.

Verträgt Deine Lautsprecherbox also 800 W RMS und Du pumpst diese Leistung auch in die Lautsprecherbox, gehen 100 W in Schall und 700 W in Wärme, die aus der Lautsprecherbox "raus" muss.

Nicht unproblematisch.

Andererseits ist eine solche Lautsprecherbox extrem laut und man sollte auf sein eigenes und das Gehör der Zuhörer Rücksicht nehmen.

Bei diesen Leistungen geht auch ein klein wenig im Kabel verloren, je kürzer es ist und je größer der Durchmesser ist, desto weniger fällt das ins Gewicht.

Dazu später noch etwas mehr.

Abstand vs. Schalldruckpegel

Durch jede Verdoppelung des Abstands zur Schallquelle (z. B. Lautsprecherbox) vermindert sich der ankommende Schalldruckpegel um 6 dB.

Abstand relativer
Verlust
1 m 0 dB
2 m -6 dB
4 m -12 dB
8 m -18 dB
16 m -24 dB
32 m -30 dB

dB? Wie laut ist das und wie lange hält man das aus?

Die folgende Tabelle gibt an welchen Schalldruckpegel man im Mittel im Zeitraum einer Woche ohne bleibende Gehörschäden vertragen kann.

Die Angaben geben die Summe pro Woche an!

Wir Menschen sind nicht alle gleich und auch wir haben "Tagesformen", allerdings kann man hier ablesen, wann es "kritisch" wird. ;)

Das fatale an Gehörschäden ist, dass sie irreparabel sind.

Da heilt nichts nach, auch wenn sich ein akuter Hörschaden scheinbar erst mal wieder bessert (Ohrgeräusch verschwindet wieder nach zu lautem Konzert oder Disco).

Der angerichtete Dauerschaden ist trotzdem vorhanden, der heilt nicht.

Einmal geschädigt, immer geschädigt!

Noch hinterhältiger ist, dass man während der Schädigung ggf. gar nichts oder nur wenig merkt, später aber, manchmal Jahre später, dafür teuer bezahlt.

Nicht daran zu glauben hilft nicht vor Hörschäden...

Schalldruckpegel Beispiel Dauer/Woche
85 dB   40 Stunden
88 dB   20 Stunden
91 dB   10 Stunden
94 dB   5 Stunden
96 dB   3 Stunden
98 dB   2 Stunden
101 dB disco 1 Stunde
104 dB   30 Minuten
107 dB   15 Minuten
109 dB Kettensäge 10 Minuten
112 dB   5 Minuten
114 dB   3 Minuten
116 dB   2 Minuten
119 dB   1 Minute
130 dB Schmerzschwelle 6 Sekunden
140 dB 30 m vor einem Jet weniger als 1 Sekunde

In der Arbeitswelt ist ab 90 dB das Tragen von Gehörschutz gesetzliche Pflicht.

Das ist nicht ohne Grund so.

Wenn der Schalldruckpegel und die Dauer der Aussetzung überschritten wird, schütze Dein Gehör.

Gehörschutz gibt es in verschiedenen Formen, Farben und Frequenzbereichen.

Die maximale Verminderung des Schalldruckpegels, den "Ohrenstopfen" bringen kann, liegt bei -30 dB.

Das liegt daran, dass Schall auch über die Kieferknochen zum Ohr gelangt.

Ein empfehlenswerter Anbieter für Gehörschutz ist Hearsafe.

Impedanz

Impedanz ist der Wechselstromwiderstand einer Lautsprecherbox. Er wird in (Ohm) angegeben, was die Einheit für elektrischen Widerstand ist.

Hat man mehrere Lautsprecherboxen und will diese an dieselbe Endstufe anschließen, so kann man das "parallel" oder in "Reihe".

Die meisten Leuten werden ihre Lautsprecherboxen parallel verschalten, da das in der Regel wesentlich einfacher ist.

Viele Endstufen haben mehr als eine Ausgangsbuchse. Diese sind in der Regel parallel geschaltet (Ausnahmen: Stereo und bi-amp Endstufen).

Auch wenn man Lautsprecherboxen "hintereinander" hängt, sprich die Lautsprecherbox hat eine zweite Buchse und man verbindet die zweite per Kabel mit der ersten, ist das in der Regel parallel.

Lautsprecherboxen in Reihenschaltung

Schaltet man Lautsprecherboxen in Reihe, so addieren sich die Impedanzen.

seriell-allgemein

SerCab.png

Lautsprecher in Parallelschaltung

Die allgemeine Berechnungsformel für die Parallelschaltung von n Lautsprechern ist:

parallel-allgemein

ParCab.png

Zwei Lautsprecher parallel

Schaltet man allerdings nur zwei Lautsprecherboxen parallel, vereinfacht sich die Formel durch Umformung zu:

Zwei-Boxen-Parallel-allgemein

R1 ist die Impedanz der Lautsprecherbox 1, R2 ist die Impedanz des Lautsprecherbox 2 und Rtot ist die resultierende Impedanz, die die Endstufe belastet.

Die Formel gilt unabhängig davon, ob die Impedanzen der beiden Lautsprecherboxen identisch sind oder nicht.

In jedem Fall gilt, dass durch Parallelschaltung die resultierende Impedanz immer geringer als die niedrigste Impedanz jeder einzelnen Lautsprecherbox ist.

Beispiel: R1 = 8 Ω, R2 = 4 Ω

Zwei-Boxen-Parallel-8-4

Zwei Lautsprecher parallel mit gleicher Impedanz

Wenn beide Lautsprecher die gleiche Impedanz haben, kann man die Formel weiter vereinfachen:

R1 = R2 liefert:

Zwei-Boxen-Parallel-gleich

Mit anderen Worten: zwei Lautsprecher mit gleicher Impedanz haben in Parallelschaltung die halbe Impedanz. Einfach genug?

Beispiel: R1 = 8 Ω, R2 = 8 Ω also R1 = R2

Zwei-Boxen-Parallel-8-8

Betreibt man zwei Lautsprecherboxen mit der gleichen Impedanz parallel, so teilt sich die Leistung, die aus der Endstufe kommt, auch zu gleichen Teilen auf.

Das muss nicht "schlimm" sein, da Transistorendstufen bei geringerer Impedanz in der Regel etwas mehr Leistung liefern (ein Drittel bis die Hälfte).

Man sollte jedoch auf keinen Fall die minimale, durch den Hersteller angegebene, Impedanz unterschreiten.

Das haut einem zwar nicht gleich um Ohren, aber schadet auf Dauer.

Wer das mal ausprobiert hat und nicht gleich damit auf die Schnauze gefallen ist, sollte sich da nicht allzu sicher fühlen.

Impedanzanpassung

Endstufen verwenden grundsätzlich zwei verschiedene Technologien: Transistor oder Röhre.

Für diese Betrachtung ist die im Vorverstärker ("Pre-Amp") verwendete Technologie völlig egal.

Röhren Endstufen

Röhren Endstufen beschicken in der Regel die Lautsprecher nicht direkt (zu hohe Spannung, zu geringer Strom), sie haben meist Ausgangstransformatoren (siehe Transformatoren).

Um die Geschichte kurz zu halten: Röhren Endstufen tragen keinen Schaden davon, wenn man die Impedanz unterschreitet, überschreitet man sie, führt das zu Überhitzung und damit ggf. zum Defekt.

Das schlimmste, was man Röhren Endstufen antun kann ist keine Lautsprecherboxen anzuschließen, da die Röhren dann schnell den Hitzetod sterben.

Moderne Röhren Endstufen haben zusätzliche Schutzschaltungen.

Verlass Dich nicht drauf!

Manche Röhrenendstufen haben Anpassungsumschalter (z. B. 4/8/16 Ω). Achte darauf, dass die Impedanzen angepasst sind.

Transistor Endstufen

Transistor Endstufen beschicken in der Regel die Lautsprecher direkt.

Um die Geschichte kurz zu halten: Transistor Endstufen nehmen keinen Schaden, wenn die Impedanz der angeschlossenen Lautsprecher zu hoch ist, sie liefern im Zweifel nur weniger Leistung.

Wenn man allerdings die minimal erlaubte Impedanz unterschreitet, riskiert man Schäden.

Das schlimmste, was man Transistor Endstufen antun kann, ist den Ausgang kurzzuschließen.

Moderne Transistor Endstufen haben haben zusätzliche Schutzschaltungen.

Verlass Dich nicht drauf!

Watt (Leistungsangabe)

Watt (W) ist die Einheit für Leistung.

Wird die Angabe im Zusammenhang mit Lautsprecher gebraucht, meint das die maximale elektrische Leistung, der man einen Lautsprecher aussetzen darf.

Anders gesagt: ein Lautsprecher "hat" keine Leistung, er hält sie aus und wandelt Teile in Schall und Teile in W&aum;rme.

Elektrische Leistung kommt aus der Endstufe und geht in die Schwingspulen der Lautsprecher.

Je mehr elektrische Leistung in die Schwingspulen geführt wird, desto weiter hin und her bewegen sich die Lautsprechermembranen und erzeugen dabei Schalldruckpegel.

Unglücklicherweise erhitzen sich die Schwingspulen bei hoher Leistung und selbst die Bewegung der Luft durch die Membran kann nur bis zu einer gewissen Grenzen Kühlung verschaffen.

Übergrosse Hitze ist ein Problem.

Wird die Spule zu heiß, schmilzt der Draht (oder verliert die Isolation) und der Lautsprecher fällt aus.

So mancher Lautsprecher ging bei Überlast schon in Flammen auf.

Außerdem schadet die Hitze den Permanentmagneten im Lautsprecher - dieser verliert dauerhaft an Kraft.

Kurz vor der maximalen Belastbarkeit nimmt der Schalldruckpegel weniger zu (thermische Kompression).

Um die Verwirrung zu steigern: Lautsprecher erzeugen auch Strom, z. B. wenn die Membran zurück schwingt.

Diesen Effekt wollen wir aber in diesem Zusammenhang nicht betrachten.

Bedenkt man all dies, so ist es sinnvoll Lautsprecher nicht an der Belastbarkeitsgrenze zu fahren und lieber Lautsprecherboxen und Endstufen mit Reserven zu verwenden.

Leistung vs. Belastbarkeit

Zum Thema elektrische Verstärker Leistung zu Lautsprecher Belastbarkeit gilt folgende Faustregel:

Im Zweifel sollten Endstufen mehr leisten können als Lautsprecher vertragen

Noch besser ist es aber Endstufen nicht zu Überlasten.

Dann gibt es auch kaum Probleme, auch wenn die jeweiligen maximalen Leistungsangaben nicht "passen".

Viele Leute denken, es sei sicherer oder besser, wenn Lautsprecher mehr Leistung vertragen können als die Endstufe liefert.

Die Logik dahinter ist, dass ein großer Lautsprecher nicht durch einen kleinen Verstärker Schaden nehmen kann.

Gut gemeint, aber das ist falsch und gilt nur bei sehr kleinen Endstufen.

Sobald man eine Endstufe nahe und/oder oberhalb der Maximalleistung betreibt, "clippt" diese und das kann bei annÄhernd Gleichstrom enden (Rechtecksignale liefern die volle Leistung des Netzteils), was auch starke Lautsprecher abfackeln kann.

Wieso? Weil viel Wärme produziert wird (Spule), aber die Membran sich nicht mehr genÜgend bewegt und daher zu wenig Kühlung eintritt.

Kurz gesagt: zu kleine Endstufen kÖnnen durchaus stärkere Lautsprecherboxen durchhauen, wenn man die Endstufen dauerhaft zum Clippen bringt.

Das bedeutet aber nicht, dass man mit einem 30 W Autoradio 500 W Lautsprecher durchschmoren kann.

Da muss man schon mehr Leistung reinjagen.

Wie ist es umgekehrt, also wenn die Endstufe mehr Leistung bringen kann als die Lautsprecher vertragen?

Einfach. Drehe die Endstufen nicht voll auf und das Risiko geht gegen Null.

Selbst wenn man Lautsprecher kurzfristig mit zu hoher Leistung fährt, vertragen sie das immer noch besser als clippende Endstufen.

Auch hier vorsichtig sein: mit einer 600 W Endstufe schmort man eine 200 W Lautsprecherbox durchaus recht schnell durch, wenn man die Endstufe ordentlich aufdreht. Hirn einschalten!

Wie viel Leistung braucht man also, wenn man einigermaßen sicher sein will? Darüber gibt es sehr unterschiedliche Meinungen.

Manche empfehlen 50% mehr als die Lautsprecher vertragen, manche empfehlen sogar die doppelte Leistung.

Ich habe ein Paar Flite 210H Lautsprecherboxen.

Jede dieser Lautsprecherboxen verträgt 300 W RMS und hat 8 Ω.

Parallel geschaltet vertragen sie 600 W RMS und haben 4 Ω.

Meine Endstufe liefert keine 900 W RMS an 4 Ω.

Mein Markbass Little Mark II Top liefert maximal 500 W RMS an 4 Ω.

Ich habe einige Vorkehrungen getroffen um meine Endstufe vom Clippen fernzuhalten (Kompressor/Limiter und Leistungsanzeige zur Kontrolle).

Wenn man 600 W RMS in so moderne und effiziente Lautsprecherboxen jagt, hat das mehr mit "Selbstmord" zu tun als mit Musik.

Ich habe schlicht gerne etwas Reserve.

Tatsächlich liegt die Leistung, die ich gewöhnlich fahre, bei maximal 150 W RMS (Spitze) und ich verwende selbstverständlich Gehörschutz.

Lautsprecherkabel

Viele Leute meinen Kabel sind nur gut, wenn sie extrem dick sind. Das klingt erst mal plausibel ("bigger is better"), aber der Widerstand eines Kabels setzt sich aus mehreren Faktoren zusammen:

Je länger ein Kabel ist, desto dicker muss es sein, wenn der Verlust gering sein soll. Verlust bedeutet hier, dass Leistung nicht am Lautsprecher ankommt, sondern im Kabel in Wärme umgewandelt wird.

Kurze Kabel können problemlos relativ dünn sein.

Hier eine Tabelle für typische Kupferkabel:

Kabeldurchmesser vs. Kabellänge vs. Leistungsverlust

Kabeldurchmesser / -querschnitt Widerstand bei
30 m Länge
1 dB Verlust
bei (4 Ω)
1 dB Verlust
bei (8 Ω)
(AWG 06) 4,12 mm / 13,3 mm² 0,08 Ω 366 m 744 m
(AWG 08) 3,26 mm / 8,4 mm² 0,13 Ω 244 m 488 m
(AWG 10) 2,59 mm / 5,3 mm² 0,20 Ω 145 m 290 m
(AWG 12) 2,05 mm / 3,3 mm² 0,32 Ω 91 m 182 m
(AWG 14) 1,63 mm / 2,1 mm² 0,52 Ω 58 m 116 m
(AWG 16) 1,29 mm / 1,3 mm² 0,82 Ω 37 m 74 m
(AWG 18) 1,02 mm / 0,8 mm² 1,32 Ω 23 m 46 m
(AWG 20) 0,81 mm / 0,5 mm² 2,08 Ω 15 m 30 m
(AWG 22) 0,64 mm / 0,3 mm² 3,30 Ω 9 m 18 m

1 dB Leistungsverlust entspricht ca. 12% der Verstärker Leistung. Das klingt nach viel, schaut euch aber mal an, für welche Kabellängen und -dicken das zutrifft.

Wer sich also über "dünne" Drähtchen in Lautsprecherboxen wundern sollte, weiß jetzt, dass das durchaus in Ordnung sein kann.

AWG steht für American Wire Gauge.

Quelle: Alesis Matica 500 / 900 Reference Manual (Page 10, Cable Length resulting in 1 dB Power Loss)

Lautsprecher

Lautsprecherdurchmesserangaben

Bei Lautsprecher Durchmessern wird leider immer noch die imperiale Maßeinheit " verwendet (z. B. 15").

Diese steht für Zoll bzw. Inch und entspricht 2,54 cm oder auch 25,4 mm.

Diese Maßeinheit ist im wesentlichen nur noch in den USA im Gebrauch.

Leider sind die USA beim Einführen der SI Einheiten mehr als träge, allerdings dominieren sie den Markt und damit die verwendeten Einheiten.

Wer weiß schon, dass ein 10" Lautsprecher in Wirklichkeit ein 25,4 cm Lautsprecher ist (wahrscheinlich wirklich 25 cm).

Wer misst nach? :)

Lautsprecherbestückung

Die in Basslautsprecherboxen üblichen Lautsprecherdurchmesser sind 8" (203 mm), 10" (254 mm), 12" (305 mm), 15" (384 mm) und 18" (457 mm), wobei die meisten Basslautsprecherboxen mit 10" oder 15" Lautsprechern bestückt sind.

Dabei gibt es Basslautsprecherboxen mit einem, zwei, vier, sechs und acht Lautsprechern (oder auch noch mehr), teilweise gibt es Boxen mit gemischter Bestückung. Erlaubt ist was gefällt.

Ein Faktor für die Wahl der Lautsprecherbestückung ist der persönliche Soundgeschmack.

Ein weiterer wichtiger Faktor, weswegen es nicht nur eine Art von Lautsprecherboxenbestückung für Basslautsprecherbboxen gibt, wurde hier noch gar nicht genannt: Kosten!

Beispiel: Eminence Delta Series

Ø EUR W RMS Frequenzgang Resonanz @1W@1m Gewicht Info URL
10" 79,00 8 350 65 Hz-3,5 kHz 66 Hz 99 dB 4,8 kg Eminence Delta-10
12" 65,00 8 400 55 Hz-5,0 kHz 55 Hz 100 dB 5,0 kg Eminence Delta-12
15" 69,00 8 400 40 Hz-4,0 kHz 40 Hz 101 dB 5,5 kg Eminence Delta-15

Die technischen Daten die Preise stammen von Thomann (Stand 2008-04-21), sie können nur ein Richtwert sein.

Welche Frequenzgänge sind wünschenswert?

Ein normal gestimmter 4-Saiter hat als niedrigsten Ton das E ca. 41,2 Hz, ein 5- oder 6-Saiter kommt mit seiner B-Saite runter bis auf ca. 30,9 Hz.

Lautsprecherboxen, deren angegebener Frequenzgang nicht soweit runter geht, können diese Töne trotzdem wiedergeben, allerdings leiser, so dass man per Klangregelung eingreifen und hohe Leistungen in die Lautsprecherboxen pumpen muss.

Damit sinkt effektiv die maximal erreichbare Lautstärke einer solchen Lautsprecherbox.

Nicht jeder mag diesen sehr tiefen Klang, gerade Rockmusiker mögen eigentlich die Bereiche ab 80 Hz mehr und benötigen daher keine Lautsprecherboxen, die soweit runtergehen.

Die alle und jeden glücklich machende Basslautsprecherbox gibt es meines Wissens nach nicht. ;)

Rechenbeispiel: 2x15" vs. 4x10"

Eine Lautsprecherbox mit 4x10" hat eine Membranfläche von 1320-1380 cm² (siehe oben)
Eine Lautsprecherbox mit 2x15" hat eine Membranfläche von 1646-1730 cm² (siehe oben)

Damit hätten beide Boxen *grob* die gleiche Membranfläche. Genauer gesagt eine 5x10" Box hätte die gleiche Fläche wie eine 2x15" Box.

Wirkungsgradvergleich

Nehmen wir aus der Tabelle den Kernschalldruck bei 1W@1m@200 Hz:

1x10" ->  99,0 dB => 4x10" (+6 dB) => 105,0 dB
1x15" -> 101,0 dB => 2x15" (+3 dB) => 104,0 dB

Wir kommen damit auf vergleichbare maximale Schalldruckpegel Werte.

Die untere Grenzfrequenz der Delta-15 ist deutlich unter der Delta-10, bei anderen Lautsprecher Serien sind die Unterschiede deutlich geringer.

Gewichtsvergleich

Ein weiterer Faktor ist das Gewicht.

10": 4,8 kg => 4x10": 19,2 kg
15": 5,5 kg => 2x15": 11,0 kg

Gehäusevergleich

Gehäuse für 2x15" Lautsprecher sind in der Regel riesig.

Das liegt sowohl an den großen Lautsprechern selbst als auch an dem für diese benötigten Lautsprecherboxenvolumen.

So ist die Tech ND215DCT Lautsprecherbox deutlich größer als ein ND410T Lautsprecherbox, obwohl die restlichen Daten einigermaßen gleich sind.

Das durch weniger Lautsprecher eingesparte Gewicht wird durch das größere Lautsprecherboxengehäuse in diesem Fall mehr als aufgewogen.

Bei Tech kommt allerdings erschwerend hinzu, dass die verwendeten NeoDym Lautsprecher sehr, sehr leicht sind und damit das Gewicht des Gehäuses extrem zu Buche schlägt.

Rein messtechnisch geht die ND215DCT Lautsprecherbox mit 15" Bestückung etwas weiter runter als die ND410T mit 10" Bestückung, aber wozu braucht mal Infraschall?

Selbst die B-Saite liegt bei "nur" ca. 31 Hz.

Beide Boxen kosten in etwa gleich viel.

Frequenzbereiche

Manche Hersteller bauen 10" Lautsprecher mit weitaus niedrigerer Resonanzfrequenz.

Außerdem kann man diese durch entsprechende Bauweise der Lautsprecherbox weiter senken.

Die Tech ND410T geht beispielsweise bis 32 Hz runter und hat einen Kernnschalldruck von 103 dB@1W@1m und ist bis 800 W RMS belastbar und kann sich mit fast jeder auf 15" Lautsprechern basierender Lautsprecherbox messen und liefert das tiefe B eines 5-Saiters satt.

Was ist dran an dem 15" (Rock) vs. 10" (Funk) Streit?

Warum klingen die 15" Lautsprecherboxen meist (rockig) "mittiger"?

Ganz einfach, weil sie in der Regel nicht die Höhen liefern, die sonst die für Rock so beliebten Mitten überdecken.

Bei 10" Lautsprecher basierenden Lautsprecherboxen liefern die 10" Lautsprecher deutlich mehr hohe Mitten, die locker die "gewünschten", etwas niedrigeren rockigen Mitten überdecken.

Wer den mittigen Sound von 15" Lautsprechern aus 10" Lautsprechern kitzeln will, muss seinen Klangregler bzw. Equalizer bemühen und diese hohen Mitten wegregeln.

Klingt dann aber immer noch nicht identisch sondern lediglich ähnlicher.

Die meisten 10" Lautsprecher Anwender sind in der Regel allerdings recht froh drum, denn der rockig mittige Grundsound der 15" Lautsprecher eignet sich nicht sehr gut zum Slappen und ähnliche Dinge.

Ganz abgesehen von der höheren Trägheit größerer Lautsprecher.

Das bedeutet aber nicht, daß da gar nichts geht.

Die meisten 15" Lautsprecherboxen klingen deswegen "tiefer", weil die Höhen, die durch die Lautsprecher abgegebenen Tiefen nicht so leicht überdecken wie das bei 10" Lautsprechern passieren kann.

Wer hier also ein wenig sparsamer mit Höhen und hohen Mitten umgeht, erreicht auch mit modernen 4x10" Lautsprecherboxen einen richtigen "tiefen" Sound.

Die Angaben über Übertragungsbereiche von Basslautsprechern sind übrigens mit Vorsicht zu genießen.

Bereits ab 1500 Hz ist z. B. die Wellenlänge der Schallwelle kleiner als der Durchmesser eines 15" Lautsprechers, weswegen die Membran in sich schwingen kann und damit "verzerrt" (den Klang verändert, nicht übersteuert) und das ist nicht immer im Sinne des Erfinders.

Manchen gefallen solche klanglichen Veränderungen.

Hi-Fi Maßstäbe sind nicht unbedingt geeignet für Musikinstrument Lautsprecherboxen.

Was ist dran an der Killer-Kombination 1x15" + 4x10"?

Angesichts dieser Fakten verwundert es einen doch, wie sich das Märchen von der Killerkombination 1x15" + 4x10" so gut halten kann, denn, wenn man moderne und hochwertige Lautsprecher nimmt, ist eine solche Trennung absolut nicht notwendig.

Bei billigen Lautsprecherboxen erweitert man sich den Frequenzgang auch eher nicht und das einzige was man dann bekommt ist etwas mehr Schalldruckpegel, was auch mit einem Paar gleicher Boxen funktioniert, aber ich will hier niemand mit Fakten verwirren, ich habe es ja auch ausprobiert und daraus gelernt (und Lehrgeld gezahlt).

Der einzige echte Vorteil der Kombination ist, dass man beim Einsatz nur einer der beiden unterschiedlichen Lautsprecherboxen Soundalternativen hat.

Kompression

Komprimiert man die Dynamik von Musik klingt diese in der Regel hörbar lauter als unkomprimiertes Material bei gleicher Verstärker Leistung.

Für Puristen, die solche elektronischen Hilfen "aus Prinzip" meiden, werden Lautsprecherboxen wohl nie laut genug klingen. ;)

Soundbeispiele

Wer meint, er braucht die ultimative Lautsprecherbox, die bis 20 Hz (untere Hörgrenze des menschlichen Gehörs) runtergeht um gut zu klingen, sollte sich vielleicht zur Sicherheit ein paar Soundbeispiele anhören:

020 Hz Sinuston hört man das noch auf euren PC Boxen? :)
031 Hz Sinuston entspricht etwa dem B eines 5/6-Saiters ohne Obertöne
041 Hz Sinuston entspricht etwa dem E eines 4-Saiters ohne Obertöne
055 Hz Sinuston entspricht dem A eines 4-Saiters ohne Obertöne
110 Hz Sinuston entspricht einem A in der zweiten Oktave eines 4-Saiters ohne Obertöne

Alle Soundbeispiele haben den gleichen Pegel und dauern 2 Sekunden und sind mit Cool Edit 2000 erzeugt worden.

Leider gibt es diese feine und bezahlbare Software nicht mehr auf dem Markt.

Man muss schon jede Menge Leistung in eine Lautsprecherbox jagen um 20 Hz oder auch nur 41 Hz laut zu bekommen. Die Anteile der Grundtöne am Gesamtsound eines E-Basses sind meist geringer als man sich das gerne eingestehen mag.

Sie sollten da sein, die Frage ist allerdings: wie dominant?

Quellen

Wenn ihr jetzt meint, viel technischen Kram zum Thema Lautsprecher in diesem Text gelesen zu haben, so muss ich euch enttäuschen.

Ich habe die Oberfläche des Themas noch nicht mal angekratzt und ich bin nun wirklich nicht der Spezialist zum Thema.

Ich weiß nur soviel zum Thema, dass ich weiß, dass ich eigentlich fast nichts dazu weiß und das ist keine falsche Bescheidenheit, sondern ehrliche Einsicht.

Jedem, den das Thema ernsthaft interessiert, empfehle ich die Lektüre der einschlägigen Fachliteratur. Beispiele für auf dieser Seite verwendete Quellen:

Glossar

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