Wie funktioniert "stacken" von Lautsprechern?

Erstens mach ichs mir mal ganz einfach:
Ich nehme mal an, dass jede Bassbox einen eigenen Verstärker hat. Damit ist das mit der Impedanz vom Tisch.

Wenn man zwei Lautsprecher nebeneinander montiert (das kann auch im gleichen Gehäuse sein) und die Membranen bewegen sich parallel (gleichphasig), so erhöht man damit den Membrandurchmesser (bei 4 Lautsprechern). Gerade vor den Lautsprechern arbeiten diese also parallel, schräg ergibt sich aber aus der Laufzeit und der Frequenz ein Phasenfehler, weil ja der Schall des nächsten und des entferntesten Membranrandes nicht gleichzeitig beim Zuhörer eintrifft. Damit erreicht man eine stärkere Bündelung. Man kann folglich auch tiefe Frequenzen gezielt auf das Publikum richten und damit die Rückkopplungsgefahr reduzieren, was einen höheren Schalldruck (mehr Leistung) in der Nutzrichtung erlaubt.

Wenn ich jetzt mal ein Beispiel rechne, so nehme ich eine Bassbox mit einem 100W-Verstärker.
Und jetzt nehme ich eine zweite dazu, so habe ich 2 mal 100W. Dies ist eine Leistungsverdoppelung, was 3 dB entspricht.
Bei 4 Boxen mit 4 Verstärkern wären es 400W oder 6 dB mehr, bei 10 Boxen 1000W oder 10 dB mehr.

Die 6 dB, die Du erwähnst, bedeuten doppelte Spannung. Wenn wir damit rechnen, so nach folgendem Beispiel: Ein Verstärker von 100W liefert 20V. Der Lautsprecher hat 4 Ohm, das ergibt einen Strom von (I=U/R) von 5A (ergibt die Leistung P=U*I von 100W). Wenn wir am Verstärker die Ausgangsspannung so weit erhöhen können, dass er 40V liefert (doppelte Spannung = +6dB), so kommen wir auf einen Strom von 10A und eine Leistung von 400W, also Leistungsvervierfachung.

Logischerweise hat jede Leistungserhöhung auch eine Schalldruck- und damit Lautstärkeerhöhung zur Folge.

Jetzt nehmen wir mal eine Box und einen Verstärker, der 20V liefert. Die Box hat 4 Ohm. Also kommen wir auf 100W, wie oben.
Wenn wir eine zweite Box parallel dazu schalten, so bleiben mal die 20V, denn am Verstärker haben wir ja nichts gemacht. Aber die Impedanz halbiert sich auf 2 Ohm. Damit steigt der Strom von 5 auf 10A (wobei jede Box ihre 5A zieht). Folglich liefert der Verstärker jetzt 200W, also 3 dB mehr.

Und noch etwas zu Schalldruck und Membranfläche: Man liest dies immer wieder, dass eine Verdoppelung der Membranfläche den Schalldruck erhöht. Das ist prinzipiell nicht falsch, aber auch nicht richtig. Wenn man einen ganz kleinen Lautsprecher nimmt, so kann man den Antrieb (Magnet, Schwingspule) nicht ganz optimal bauen, weil ja für einen bestimmten Schalldruck eine bestimmte Luftmenge bewegt werden muss. Je kleiner die Membran, umso grösser deren Auslenkung.
Baut man einen grossen Lautsprecher, hat ein grösserer und stärkerer Magnet platz und die Auslenkung ist kleiner, sodass die Schwingspule praktisch vollständig im Magnetfeld verbleibt und damit die Verluste kleiner werden. Darum hat er einen höheren Schalldruck, nicht eigentlich aus der Membranfläche.
Ein kleiner Lautspecher macht aus 1W beispielsweise 80 dB Schalldruck, ein grosser aber 100 dB. Wenn man nun zwei kleine oder zwei grosse Lautsprecher mit zusammen nur 1W verwendet (also gleiche zugeführte Leistung, aber doppelte Membranfläche), so ändert sich die Lautstärke NICHT, weil sich der Wirkungsgrad jedes Einzellautsprechers nicht verändert hat. Wenn dem nicht so wäre, könnte man mit einer Milliarde Lautsprechern mit 1W Totalleistung einen Lärm machen, dass die Zugspitze umfällt.

Vielen vielen Dank für die ausführliche Antwort Richi,
das war genau das, was ich gesucht habe
Diese These - 6 db mehr pegel bei einfachem parallelschalten wollte mir nämlich nicht so wirklich in den Kopf.

Also, ein weiteres Chassis bedingt also auch doppelte Verstärkerleistung. Ob dies nun durch parallellschalten passiert, der Verstärker also durch die geringere Impedanz den doppelten Strom abgibt, oder ob nun eine zweite Endstufe die Mehrleistung bringt - egal. Dabei könnte ich die doppelte Leistung eigentlich auch dem einen Lautsprecher zuführen, sofern er das denn verkraftet, dann hätte ich auch +3DB

Was passiert eigentlich, wenn ich einen Lautsprecher mit einer Impedanz von 4 Ohm habe und ihn durch zwei parallelgeschaltete LS der selben Sorte mit 8 Ohm ersetze? (Viele Lautsprecherchassis gibt es ja sowohl in 8 als auch in 4 Ohm, unterschiede im wirkungsgrad sind meist nur 1 db, was ich aber bei der theorie einfach mal vernachlässigen möchte)eigentlich dürfte NICHTS passieren, da die Leistung in Watt ja aufgeteilt wird.

Nächste Frage:
ein Parallelschalten der Chassis gibt mir also nicht die chance, im Bassbereich mehr elektrisch entzerren zu können, da die Chassis ja beide das gleiche Signal bekommen. Die einzige Möglichkeit, die bestünde, wäre, wenn mehr Wirkungsgrad durch die Verdopplung der Membranfläche entstehen würde, was aber nicht der fall ist.

Von einer Hubentlastung kann also keine Rede sein beim Parallelschalten von zwei Bässen bei gleicher Leistung in Watt, außer eben man führt mehr Verstärkerleistung ein, dann braucht das Einzelsystem weniger zugeführte Leistung, um im Verbund den gleichen Schalldruck zu erzeugen wie allein.

Will ich also um 3 db entzerren, so bräuchte ich zwei chassis, die jeweils 100 w von ihrer endstufe beziehen. Da ich die doppelte Leistung zuführe, bekomme ich natürlich auch 3 db mehr pegel, weswegen ich die ausgangsleistung an beiden endstufen wieder halbieren könnte und in der quelle 3 db auf den gewünschten Frequenzbereich aufschlage. (würde ich diesen pegel mit einem Chassis erreichen wollen, würde es deutlich größere Hübe vollführen, um de pegel zu erreichen)

Das geht in jedem Fall auch aus deinem letzten Abschnitt hervor, wie ich gerade sehe:

in kleiner Lautspecher macht aus 1W beispielsweise 80 dB Schalldruck, ein grosser aber 100 dB. Wenn man nun zwei kleine oder zwei grosse Lautsprecher mit zusammen nur 1W verwendet (also gleiche zugeführte Leistung, aber doppelte Membranfläche), so ändert sich die Lautstärke NICHT, weil sich der Wirkungsgrad jedes Einzellautsprechers nicht verändert hat. Wenn dem nicht so wäre, könnte man mit einer Milliarde Lautsprechern mit 1W Totalleistung einen Lärm machen, dass die Zugspitze umfällt.

gleiche Leistung=gleicher pegel, aber weniger Auslenkung der membranen

So erreiche ich zwar keine wirkliche Hubentlastung, doch der Bezugspegel an sich ist bei weniger Leistung pro Kanal erreicht - richtig?

Ähnliches meine ich auch schon mal bei Breitbändern gelesen zu haben, die, in Horngehäuse eingebaut, angeblich hubentlastet sein sollen - es aber eigentlich nicht sind, weil sie prinzipiell nur einen höheren Wirkungsgrad bedingt durc die Gehäuseform haben, bei gleicher Leistung in Watt aber den selben Hub vollführen...

Also, ein weiteres Chassis bedingt also auch doppelte Verstärkerleistung. Ob dies nun durch parallellschalten passiert, der Verstärker also durch die geringere Impedanz den doppelten Strom abgibt, oder ob nun eine zweite Endstufe die Mehrleistung bringt - egal. Dabei könnte ich die doppelte Leistung eigentlich auch dem einen Lautsprecher zuführen, sofern er das denn verkraftet, dann hätte ich auch +3DB

Richtig

Was passiert eigentlich, wenn ich einen Lautsprecher mit einer Impedanz von 4 Ohm habe und ihn durch zwei parallelgeschaltete LS der selben Sorte mit 8 Ohm ersetze? (Viele Lautsprecherchassis gibt es ja sowohl in 8 als auch in 4 Ohm, unterschiede im wirkungsgrad sind meist nur 1 db, was ich aber bei der theorie einfach mal vernachlässigen möchte)eigentlich dürfte NICHTS passieren, da die Leistung in Watt ja aufgeteilt wird.

Wenn wir das Gehäuse nicht betrachten, passiert nichts. Der erreichte Schalldruck bleibt gleich, da die gleiche Leistung am gleichen Wirkungsgrad in demzufolge gleich grosse Schallleistung umgesetzt wird.
Wenn wir aber das Gehäuse mit betrachten, so ergibt sich durch die doppelte Membranfläche eine neue Situation. Bei einer geschlossenen Box müsste das Volumen verdoppelt werden, bei Bassreflex müsste neu berechnet werden.

ein Parallelschalten der Chassis gibt mir also nicht die chance, im Bassbereich mehr elektrisch entzerren zu können, da die Chassis ja beide das gleiche Signal bekommen. Die einzige Möglichkeit, die bestünde, wäre, wenn mehr Wirkungsgrad durch die Verdopplung der Membranfläche entstehen würde, was aber nicht der fall ist. Von einer Hubentlastung kann also keine Rede sein beim Parallelschalten von zwei Bässen bei gleicher Leistung in Watt, außer eben man führt mehr Verstärkerleistung ein, dann braucht das Einzelsystem weniger zugeführte Leistung, um im Verbund den gleichen Schalldruck zu erzeugen wie allein. Will ich also um 3 db entzerren, so bräuchte ich zwei chassis, die jeweils 100 w von ihrer endstufe beziehen. Da ich die doppelte Leistung zuführe, bekomme ich natürlich auch 3 db mehr pegel, weswegen ich die ausgangsleistung an beiden endstufen wieder halbieren könnte und in der quelle 3 db auf den gewünschten Frequenzbereich aufschlage. (würde ich diesen pegel mit einem Chassis erreichen wollen, würde es deutlich größere Hübe vollführen, um de pegel zu erreichen)

Wenn ich im Bass 3 dB anheben will, so kann ich dies durch einen zusätzlichen Verstärker/Lautsprecher erreichen, der die gleiche Leistung aufbringt wie der bisherige Tieftonzweig. Dann habe ich den Vorteil, dass die Membranauslenkung nicht grösser wird, weil ja jetzt ein zusätzlicher Lautsprecher dafür sorgt.
Ich könnte auch einfach zwischen Quelle und Endstufe eine Anhebung von 3 dB vornehmen (Equalizer). Dann muss allerdings gewährleistet sein, dass ich im System Lautsprecher/Verstärker überhaupt noch solche Reserven habe. Wenn nicht, kann ich nur einen zusätzlichen Lautsprecher/Verstärker einsetzen.
Ohne den zusätzlichen Lautsprecher sind natürlich grössere Hübe nötig.

So erreiche ich zwar keine wirkliche Hubentlastung, doch der Bezugspegel an sich ist bei weniger Leistung pro Kanal erreicht - richtig?

Da ist mir die Frage nicht ganz klar. Für einen bestimmten Schalldruck ist bei einer bestimmten Frequenz eine bestimmte bewegte Luftmenge nötig. Dies erreiche ich entweder über die Membranfläche oder den Hub (oder beides).
Wenn ich also einen "Bezugspegel" (Nennschalldruck, 100dB?) erreichen will, so brauche ich dazu eine Verstärkerleistung, bei welcher der Lautsprecher laut Herstellerangaben (1W) den Schalldruck erzeugt.
Wenn ich nun einen bestimmten Schalldruck möchte, den ich mit meinen Lautsprechern mit 100W erreiche, so kann ich statt einem auch zwei einsetzen, die mit jeweils 50W betrieben werden. Das könnte das sein, was Du mit "weniger Leistung pro Kanal" bezeichnest. Da wir aber jetzt zwei Lautsprecher mit je 50W haben, haben wir zwar die selbe Totalleistung und den selben Schalldruck (gleicher Wirkungsgrad), aber wir haben die doppelte Membranfläche (2 Lautsprecher) und brauchen daher nur den halben Hub pro Lautsprecher, um die gleiche Luftmenge (entspricht dem gleichen Schalldruck) zu bewegen.

Ähnliches meine ich auch schon mal bei Breitbändern gelesen zu haben, die, in Horngehäuse eingebaut, angeblich hubentlastet sein sollen - es aber eigentlich nicht sind, weil sie prinzipiell nur einen höheren Wirkungsgrad bedingt durc die Gehäuseform haben, bei gleicher Leistung in Watt aber den selben Hub vollführen...

Das stimmt nun nur bedingt.
Ein Horn stellt eine Art Transformer dar. Am Trichteranfang (beim Lautsprecher) entsteht eine geringe Luftbewegung, aber ein sehr hoher Luftdruck, an der Trichteröffnung (beim Zuhörer) ist der Luftdruck normal, aber die Luftmenge grösser.
Man kann Druck und Luftmenge auch mit Strom und Spannung vergleichen. Ein Trafo hat beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1:10. Das bedeutet, dass er vom Netz 230V und 1A bezieht, auf der Sekundärseite aber 23V und 10A liefert. Die Leistung (P=U*I) bleibt sich gleich, da er ja keine grossen Verluste hat und kein aktives, also verstärkendes Bauteil ist.

Beim Horn mit seinem Treiber muss man beachten, dass der Lautsprecher im Normalfall schlecht an die Luft angepasst ist. Er könnte bei optimaler Anpassung einen höheren Schalldruck mit gleicher zugeführter Leitung erreichen. Wie hoch dieser Schalldruck sein kann, hängt von der Treiberkonstruktion ab, wie gross beispielsweise der maximale Hub überhaupt sein kann. Dazu muss man wissen, dass für einen grossen Hub eine lange Schwingspule nötig ist, bei der sich über den ganzen Bewegungsbereich immer gleich viele Windungen im Magnetfeld befinden. Baut man also einen Basslautsprecher mit grossem Hub (Peerless), so sind nur etwa 30% der Windungen im Magnetfeld wirksam. Das bedeutet, dass nur 30% des Spulenstroms die Membran bewegen kann (dafür über eine lange Strecke linear) und demnach nur ein geringer Druck möglich ist.
Nimmt man einen anderen Lautsprecher (PA-Bass, hart aufgehängt), so sind 80% der Windungen im Magnetfeld. Dieser Lautsprecher hat von Hause aus schon einen höheren Wirkungsgrad und ist in der Lage, einen höheren Luftdruck mit dem selben Spulenstrom zu erzeugen.

Da das Horn als Transformator vom Treiber einen hohen Druck verlangt, bremst dieser Druck die Membranauslenkung. In diesem Sinne ist es richtig, dass sich der Hub bei einem Horn reduziert. Und um diesen Faktor, um den der Hub reduziert wird, wird auch der Wirkungsgrad erhöht. Wenn man also die Sache weiter denkt, so kommt es theoretisch irgendwann zu der Situation, dass der Druck durch die Transformation so gross wird, dass keine Membranauslenkung mehr möglich ist, was Schalldruck NULL entspricht.
Der Wirkungsgrad durch das Horn wird also nicht direkt gesteigert, sondern es wird eine bessere Anpassung des Lautsprechers erreicht und so seine Möglichkeiten bis zu seiner Grenze besser genutzt. Aber die Grenze existiert und ist treiberabhängig (wie erwähnt: Peerless/PA-Bass).

Zu beachten ist, dass es für Hörner bestimmte Gesetzmässigkeiten gibt. So ist die untere Grenzfrequenz durch die Hornöffnung bestimmt. Die Transformation funktioniert also nur bis zu diesem Punkt. Für tiefere Frequenzen ist das Horn kein Horn mehr, sondern eine offene Schallwand. Daher stimmt das mit der reduzierten Auslenkung nur bedingt. Unterhalb der Wirkung des Horns sind wieder normale Auslenkungssituationen zu finden. Verwendet man den erwähnten Peerless als Treiber, so ist kein nennenswerter Schalldruckgewinn zu erzielen, weil er nicht für solche Drücke gebaut ist. Aber er kann noch Bässe wiedergeben, weil er grosse Auslenkungen zulässt. Verwendet man einen PA-Treiber, so ist ein grosser Schalldruckgewinn möglich, aber im Bass ist dann nicht mehr viel los, weil er keine grossen Auslenkungen (harte Aufhängung) zulässt.

Bei einer geschlossenen Box müsste das Volumen verdoppelt werden, bei Bassreflex müsste neu berechnet werden.

...und bei einer TML müsste der Linequerschnitt vergrößert werden, das ist mir bewusst :o)

Da ist mir die Frage nicht ganz klar.

die Fragestellung war evtl. etwas zu kompakt gefasst, aber das was du ausführlich darauf beschrieben hast, ist das, was ich meinte, waren alles Verständnisfragen

Mit dem Thema "horn" habe ich mich noch nicht so sehr auseinandergesetzt, die sache mit der dortigen geringeren Auslenkung war allerdings ein satz, den ich an diversen stellen schon einmal aufgeschnappt habe und der, in zusammenhang mit deinen ausführungen seinen vollen Sinn erst entfaltet, ich sehe, hier habe ich noch ein paar Hausaufgaben zu machen... und wieder ein bereich mit halbwissen gefunden.

...und bei einer TML müsste der Linequerschnitt vergrößert werden, das ist mir bewusst :o)

Nicht unbedingt!

Harry

Nicht unbedingt!

Wollte damit auch nur zum ausdruck bringen, das ich mir der benötigten Gehäuseveränderung durchaus bewusst bin :o)

@richi44

http://www.hifi-foru...m_id=104&thread=5393

schau mal, hier meint Christoph/Thanner, das man durch das mehr an Membranfläche auch mehr Pegel gewinnt, mal abgesehen von den 3dB, die beim parallelschalten herauskommen.

Wie kommt so etwas zustande?

Verwirrte Grüße , Alex

Hallo,

Habe grade noch mal von F. Hausdorf das "Handbuch der Lautsprechertechnik" in die Hand genommen, auch hier wird am Ende eine Tabelle aufgeführt, in der aufgeführt wird, wie viel Pegel durch parallelschaltung mehrerer Chassis gewonnen werden kann. 2 Chassis = + 6db; 3 Chassis= +10 db - usw, usf.

Wie kommt es zu diesen Aussagen darüber? +3 db durch parallelschaltung will mir ja in den Kopf, aber das kann man ja auch nur begrenzt machen, irgendwann spielt der Verstärker nicht mehr mit.

Leider schweigt sich Hausdorf über den Zusammenhang dieser Pegelvervierfachung aus, man hat nur eine Tabelle in der Hand...

Grüße,

Alex

Machen wir mal eine Überlegung. Wir nehmen an, dass wir einen Motor hätten (Schwingspule und Dauermagnet bilden auch einen Motor), der in der Lage ist einen Gegenstand 100 mal in der Sekunde jeweils 10 mm zu bewegen. Also eine Spitzenauslenkung von 10mm bei 100 Hz.
Als Gegenstand nehmen wir eine Membran von 50 Quadratcentimeter Fläche. Das Resultat ist ein "Lautsprecher", der bei 100 Hz 50 Kubikcm Luft bewegt. Dazu braucht er Leistung. Angenommen, er hätte einen Wirkungsgrad von 10% und die benötigte Leistung ist 1W (die Werte sind frei erfunden!!)

Jetzt vergrössern wir die Membran um den Faktor 2. Entweder haben wir jetzt eine doppelt so grosse bewegte Luftmasse, wofür wir aber eine doppelt so grosse Leistung brauchen, oder der Wirkungsgrad ist auf 20% gestiegen, oder der Motor ist zu schwach, sodass zwar die grössere Fläche angetrieben wird, aber nur noch mit einem Hub von 5mm. Das sind doch die Möglichkeiten, mehr gibt es wohl kaum.

Die grössere bewegte Luftmasse (Faktor 2) ist denkbar, wenn der Motor in der Lage ist, das so zu bewegen. Aber wenn es sich beispielsweise um eine Mechanik mit Exzenter oder Kurbel und Hebel handelt, wo sich der Hub nicht verändern lässt, so muss das Drehmoment entsprechend verdoppelt werden. Und doppeltes Drehmoment bei gleicher Drehzahl bedeutet doppelte Leistung. Entweder braucht unser Motor mehr Benzin oder mehr Dampf oder mehr Strom.
Ohne Leistungserhöhung geht es nicht.

Oder es funktioniert nicht, weil wir das Drehmoment nicht erhöhen können (Riemen schleift). Dann ist der Hub nicht möglich. Und damit ist die Sache gescheitert. Ausser ich kann den Hub halbieren, damit es wieder geht. Dann habe ich eine mechanische Untersetzung eingebaut, die halben Hub und doppelte Last bei gleicher Leistung bringen.

Oder der Wirkungsgrad müsste sich verdoppeln. Eine Wirkungsgrad-Erhöhung an diesem Gebilde ist denkbar. Man kann sich vorstellen, dass man das ganze System umbaut und optimiert. Also beispielsweise weniger Drahtwindungen ausserhalb des Magnetfelds. Oder verstärkung des Magneten. Aber das hat beides nichts mit der grösseren Membran zu tun. Es könnte höchstens sein, dass durch die grössere Membran die Ankopplung an die Umgebungsluft besser gelungen ist.


Wenn wir also an einem Lautsprecher durch Optimierung etwas erreichen, so ist dies denkbar. Aber es ist nicht logisch, dass ich jetzt durch Einsatz von 2 oder 10 oder tausend solcher identischer Lautsprecher, deren einzelner Wirkungsgrad festgelegt ist, eine Wirkungsgradsteigerung bekomme.

Wenn ich ein Huhn habe, so habe ich pro Tag ein Ei. Und das Huhn frisst seine eine Portion Futter.
Und wenn ich hundert Hühner habe, so habe ich nach Verzehr von 100 Portionen 100 Eier. Aber wenn ich 99 Hühner verhungern lasse und dem "Eiersystem" nur eine Portion zuführe, werde ich kaum mehr als das eine Ei bekommen.

Und das mit 6 und 10 dB stimmt schon dreimal nicht.
Wenn 3 Lautsprecher 10 dB mehr bringen, dann bekommen (oder liefern) sie die zehnfache Leistung. Und das ist jetzt wirklich jenseits alles denkbaren.

Um es nochmals zu sagen: Man kann optimieren und dann gibt es für den einzelnen Lautsprecher eine Steigerung des Wirkungsgrades. Aber 10 E-Loks ziehen zwar 10 mal so viele Wagen, aber auch nur, wenn sie 10 mal soviel elektrische Energie bekommen. Denn wenn das nicht so wäre, hätten wir das Perpetuum Mobile.
Warum es immer noch "Wissenschaftler" gibt, die solchen Blödsinn behaupten und bedenkenlos voneinander abschreiben, entzieht sich meiner Kenntnuss

Hallo Richi44,

Es könnte höchstens sein, dass durch die grössere Membran die Ankopplung an die Umgebungsluft besser gelungen ist.

Okay, das könnte sein. Wäre es denn denkbar das eine solche bessere Anpassung frequenzabhängig ist? Normale lautsprecher sind ja eigentlich schlecht an die Luft angepasst, sieht man ja an ihrem sehr niedrigen Wirkungsgrad. hat man nun mehr "membranfläche", so, wie ich beispielsweise die Öffnung eines Hornes sehe, so ist dort, wie du ja schreibst, die Anpassung an das Übertragungsmedium besser. Für tiefere Frequenzen bedarf es da perverser Größen, wegen der großen Wellenlängen.

Daraus, dass
1.sich der abgestrahlte Schalldruck für eine gegebene Frequenz aus der Membranfläche plus ihrem Hub ergibt und
2. zu tiefen Frequenzen hin die Luft immer mehr zur Seite ausweicht, weil die Membranen größeren Hub vollführen muss und dadurch einige Verluste auftreten, sprich der Schalldruck zusätzlich abfällt,

schließe ich, das durch viel mehr membranfläche eine bessere Anpassung an das übertragungsmedium luft geschieht, da weniger hub ausgeführt wird und zum anderen die luft nicht "ausweicht".
Und an dieser Stelle könnte ich mir vorstellen, das dies Frequenzabhängig ist und sich durch verwendung vieler Lautsprecher der Pegel in dB bei 50 Hz durchaus bei einem Watt auf den selben Wert bringen ließe, wie er bei 500 Hz mit einem Chassis erreicht wird, je nach Anzahl der eingesetzten Membranen.
edit: wenn ich also bei 500 hz mit einem LS 90 db hätte und bei 50 Hz nur noch 60, so würde ich mit einer unbekannten menge von zusätzlichen Lautsprechern bei 50 Hz ebenfalls 90 db erreichen, bei 500 Hz ist der Pegel immernoch bei 90 db, da die Eingangsleistung von 1 w nicht erhöht wurde.

Kann es denn sein, das die Wellenlänge eine variable in der Formel zur errechnung des gesteigerten Pegels beim stacken ist, dieser Effekt mit der besseren Anpassung an die Umgebungsluft also zu höheren Frequenzen immer mehr abschwächt?

Oder bin ich komplett auf dem Holzweg?

Grüße,

Alex

Die Ankopplung nimmt mit der Frequenz zu, wenn wir einfach mal von einem Breitbandlautsprecher ausgehen, der eine bestimmte Membranfläche hat. Es ist tatsächlich in der Praxis so, dass eigentlich ein Konushochtöner seine zugeführte Energie besser an die Umgebungsluft abgibt und ausserdem durch den (im Vergleich zur Kalotte) grösseren Membrandurchmesser im Vergleich zur Schallwellenlänge gebündelter abstrahlt.

ABER
Erstens nimmt natürlich mit steigender Frequenz auch die Energie zu, die nötig ist, die schwere Membran zu bewegen, sodass daraus nicht zwingend ein höherer Wirkungsgrad entsteht. Und
zweitens sinkt zwar der Schalldruck seitlich der Lautsprecherachse ab, weil sich ja die bewegten Luftanteile (bewegt durch den linken oder rechten Rand der Membran) gegenseitig aufheben, so wie sich bei tiefen Frequenzen bei einem Lautsprecher ohne Gehäuse und Schallwand die Luftbewegungen vor und hinter der Schallwand aufheben (akustischer Kurzschluss um die Membran herum). Damit steigt aber der Schalldruck keineswegs in der Achse, er nimmt dort nur nicht ab. Also ist der Wirkungsgrad nicht gestiegen. Und so steig er auch nicht, wenn wir eine Vielzahl von Lautsprechern einsetzen.


Das Ausweichen zur Seite ist immer gegeben. Wenn man sich eine unendlich kleine Membran vorstellt, also ein akustischer "Punkt", so ist die Schallausbreitung von diesem Punkt immer kugelförmig. Und das bei jeder Frequenz (weil der Punkt ja unendlich klein ist). Dass das Ausweichen nicht zur Schallabstrahlung führt, liegt einzig, wie erwähnt, am Verhältnis Membrandurchmesser zu Schallwellenlänge. Es kommt also zu Auslöschungen.

Die optimale Anpassung ist dann gegeben, wenn die bewegte Luft eine mindestens gleich grosse Masse darstellt, wie die Membran aufweist.
Mit einem Horn kann man sich vorstellen, dass die Membran (Hochtonhorn) der Horn-Öffnung entspricht, also beispielsweise einen Durchmesser von 10cm hat, während die eigentliche Membran nur 2,5cm Durchmesser aufweist. Es wäre also ein Flächenverhältnis von 78,54 zu 4,91 Quadratcm, also 1:16 und 1:4 beim Durchmesser. Damit muss der Luftdruck entsprechend höher sein, was ohne Horn der Fall wäre, wenn unsere Athmosphäre entsprechend dichter wäre. Und damit wäre die Luftmasse auch entsprechend höher.
Ohne Horn müsste man folglich die Membranmasse reduzieren, dass wirklich die Luftmasse ausschlaggebend ist. Nur gibt es da Stabilitätsprobleme. Man kann eine Membran nicht unendlich leicht und trotzdem fest herstellen. Und sie darf ja auch keinerlei Nachschwingen oder Resonanzen aufweisen.
Die Summe der Überlegungen heisst, dass eigentlich irgendwo im Mitteltonbereich ein Lautsprecher einigermassen ideal arbeiten kann, also in einem recht schmalen Gebiet. In allen anderen Bereichen ist es ein Kompromiss.
Und es wäre unlogisch, wenn durch die Anhäufung von solchen Kompromisströten wirklich etwas nennenswert besseres entstehen könnte. Die Richtwirkung nimmt sicher zu. Dies aber wirklich nur aus dem Verhältnis Durchmesser zu Wellenlänge, was ja keine Wirkungsgradsteigerung bringt. Und alle anderen Belange (Luftmasse zu Membranmasse) bleiben im gleichen Verhältnis, sodass die Steigerung nicht nachvollziebar wäre.

Man könnte auch folgende Rechnung aufmachen: Doppelte Membranfläche = +3dB mehr Schalldruck. Wenn man nun einzelne Lautsprecher miteinander vergleicht, so sieht man sofort, dass dies nicht unbedingt stimmen muss. Es hängt wirklich von der Konstruktion ab.
Hier zwei Beispiele:
Peerless SWR269 (25cm)
Membranfläche 333 Qcm, Nennschalldruck bei 1W (umgerechnet) 89 dB.
Tangband W4-930SA (10cm)
Membranfläche 57 Qcm, Nennschalldruck bei 1W 89 dB

Wenn man nun den WT934 (25cm) und den WQ935 (30cm) vergleicht, so ist die Differenz bei diesen zwei weitgehend vergleichbaren Konstruktionen 5 dB bei einer Membranfläche von 350 Qcm zu 500 Qcm.
Aus diesem letzten Vergleich müsste ich schliessen, dass der Wirkungsgrad bei EINEM Lautsprecher bei doppelter Membranfläche tatsächlich um 6dB steigen müsste, was generell unlogisch wäre. Ich vermute aber, dass gerade hier noch weitere Daten eine Rolle spielen. Neben der unterschiedlichen Membranmasse (99 zu 125g) spielt sicher auch die Magnetgrösse (bezw. dessen Gewicht) eine Rolle.

edit: wenn ich also bei 500 hz mit einem LS 90 db hätte und bei 50 Hz nur noch 60, so würde ich mit einer unbekannten menge von zusätzlichen Lautsprechern bei 50 Hz ebenfalls 90 db erreichen, bei 500 Hz ist der Pegel immernoch bei 90 db, da die Eingangsleistung von 1 w nicht erhöht wurde

Angenommen, Dein Lautsprecher dieses Beispiels wäre 20 cm gross und hätte eine Resonanz von 30 Hz in einem angepassten Gehäuse, so könnte er nicht die von Dir angenommenen 30 dB Pegelunterschied zwischen 50 und 500 Hz aufweisen. In der Praxis dürfte er kaum -3dB bei 50 Hz haben.
Hätte er diese Differenz, so wäre er entweder ohne Gehäuse gemessen, was nicht praxisnah ist, oder er hätte eine Eigenresonanz von 300 Hz, sodass 50 Hz weit unter seinem Arbeitsbereich lägen. Und dann käme man auch nicht auf eine Schalldruckerhöhung mit mehreren dieser Dinger.

Ich vermute nach wie vor, dass das mit dem höheren Wirkungsgrad bei mehreren Lautsprechern irgend einer Phantasie entsprungen ist, weil so etwas in keiner anderen Physiksparte zu finden ist. Das funktioniert nicht bei einem Automotor und nicht bei Hühnern. Dass es, wie gesagt, bei einem Horn funktioniert, liegt an der besseren Anpassmöglichkeit, die sich aber ohne so eine Drucktransformation nicht realisieren lässt. Es ist also die Frage der Optimierung des einzelnen Chassis (unter anderem auch mit einem Horn), welche den Wirkungsgrad bestimmt

Hi,
eine Frage an Richi44 (weil du so gut erklären kannst):
Wie ist der Unterschied zwischen einem Chassis und mehreren Chassis, die so angeordnet sind, daß sie eine Zylinderwelle abstrahlen? Also bei mehreren Chassis direkt untereinander, der typische Stack.


Dann wird dann immer davon geredet: Die Zylinderwelle hat eine geringere Abnahme des Schalldrucks mit der Entfernung wie eine Kugelwelle.

Was für eine Schallausbreitung ergibt sich bei einer Box wie der BM Line 50, bei der sind 6 Tieftöner nach vorne untereinander. Die zwei äußersten bis 50 Hz, die zwei nächsten nach innen bis 75 Hz, die zwei innersten bis 120 Hz (die genauen Frequenzen kenne ich nicht mehr, aber so ähnlich wars). Die Tieftöner sind alle gleich groß, ca. 25 cm Durchmesser. Genau in der Mitte das Chassis für alles über 120 Hz, eine Spezialkonstruktion Zylinderwellenstrahler vom Fraunhoferinstitut.


Wenn du da nicht durchblickst:

O bis 50 Hz
O bis 75 Hz
O bis 120 Hz
in der Mitte der "Hochtöner"
O bis 120 Hz
O bis 75 Hz
O bis 50 Hz