An die Physiker unter euch

[xybit]

Hallo zusammen,

ich versuche gerade so eine Hifi Kette von AVR zu LS physisch zu verfolgen. Folgendes, fiktives Beispiel:
Denon AVR-X1600H gegebener Output:
Kanal FL: 145 W pro Kanal bei 4 Ohm
Kanal FR: 145 W pro Kanal bei 4 Ohm
Kanal RL: 145 W pro Kanal bei 4 Ohm
Kanal RR: 145 W pro Kanal bei 4 Ohm

Folgende LS werden angeschlossen:
Klipsch RP-8000F Referenz Premiere Maxleistung 150 W bei 8 Ohm auf den FL und FR
NUMAN Retrospective 1979 S Maxleistung 90 W bei 4 Ohm auf RL und RR

Dies bedeutet
Kanal FL: Max Output (4Ohm/8Ohm)*145 W = 72.5 W
Kanal FR: Max Output (4Ohm/8Ohm)*145 W = 72.5 W
Kanal RL: Max Output (4Ohm/4Ohm)*145 W = 145 W
Kanal RR: Max Output (4Ohm/4Ohm)*145 W = 145 W

Wenn ich jetzt den AVR 80 % aufdrehe:
Kanal FL: 72.5/100*80 = 58 W
Kanal FR: 72.5/100*80 = 58 W
Kanal RL: 145/100*80 = 116 W
Kanal RR: 145/100*80 = 116 W

Die FL/FR wären also weit unter ihrer Belastbarkeit und die RL/RR weit über ihrer Belastbarkeit.
Würden die RL/RR schon vor Schmerz, während die beiden vorne gähnend fragen, ob da jetzt auch noch was kommt?
Was würde da genau physisch passieren? Wäre dann die Lorentzkraft am LS Kern so gross, dass der Weg so gross werden würde, dass die Membran ausreisst, oder würden davor andere Bauteile den Geist aufgeben?

Wie gesagt, es ist ein fiktives Beispiel. Vielen Dank für eure Hilfe!

 

[IBISXI]

Die FL/FR wären also weit unter ihrer Belastbarkeit und die RL/RR weit über ihrer Belastbarkeit.

Sehe ich auch so.
Das würde sich auch an der Lautstärke bemerkbar machen. (Rear zu laut)

In der Praxis wird man versuchen Lautsprecher weit weg von der Belastungsgrenze zu fahren.

 

[Opa Hermie]

Das ist eine Milchmädchenrechnung, weil man die meisten Lautsprecher mit deutlich weniger Leistung mechanisch zerstören kann. Eigentlich ist die rein elektrische Belastung ziemlich belangslos, Hochtöner z.B. sind mit ihren winzigen Spulen mit wenigen Watt problemlos zu zerstören; in der Praxis (Musiksignale) ist die spektrale Leistungsverteilung aber dergestalt, dass die Hochtöner wirklich nur sehr geringe Leistung abbekommen.

 

[RaptorTP]

Uff ... bisschen zu oberflächlich diese Sichtweise.

Denke nicht das überhaupt was passiert.
Hört sich "evtl." komisch an, mehr aber auch nicht.

Warum "mischt" du denn dein Setup so ?

Sollte der AVR das nicht erkennen was da dran hängt ? Von wegen zu laut und so.

 

[Zimmbo]

Naja, die Pegel kann man im Menü einstellen also dürfte das eigentlich überhaupt kein Problem sein. Im Normalzustand sind die 4 Ohm einfach lauter, und btw, bei 80% Lautstärke hast du keine 80% Leistung sondern weniger, soweit weiß: doppelte Lautstärke = vierfache Leistung.
Aber ja, irgendwann brennt halt die Weiche durch, oder das Chassis, oder die Sicke reißt.

 

[KnolleJupp]

Der Denon AVR-X1600H ist offiziell angegeben mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 440W.

Das Ding schafft z.B. 80W an 8Ohm im Zweikanalbetrieb. Nicht 7x80W!

 

[xybit]

Warum "mischt" du denn dein Setup so ?

Nein nein, ich besitze derzeit noch nicht mal einen AVR. Dies sollte erst in den kommenden Tagen passieren, mit 2 LS.
Ich bin von Haus aus einfach nur Naturwissenschaftler und versuche dies alles zu verstehen.

Naja, die Pegel kann man im Menü einstellen also dürfte das eigentlich überhaupt kein Problem sein.

Bedeutet dies, dass er unterschiedliche Widerstände für die Kanäle "benutzt"?

Erhöht der AVR überhaupt die Leistung linear an allen Kanälen, oder wird sogar dies individuell geschaltet?

Ergänzung (16. November 2020)

Das Ding schafft z.B. 80W an 8Ohm im Zweikanalbetrieb. Nicht 7x80W!

Mit welcher Formel errechnest du das?

Ergänzung (16. November 2020)

Das ist eine Milchmädchenrechnung, weil man die meisten Lautsprecher mit deutlich weniger Leistung mechanisch zerstören kann. Eigentlich ist die rein elektrische Belastung ziemlich belangslos, Hochtöner z.B. sind mit ihren winzigen Spulen mit wenigen Watt problemlos zu zerstören; in der Praxis (Musiksignale) ist die spektrale Leistungsverteilung aber dergestalt, dass die Hochtöner wirklich nur sehr geringe Leistung abbekommen.

Passiert das in den LS selbst, oder macht das der AVR?

 

[Opa Hermie]

Für doppelte Lautstärke wird sogar die zehnfache Leistung nötig, wenn man von einem idealisierten Lautsprecher ohne Kompressionseffekte usw. ausgeht.

Die Leistungsdiskussion ist überbewertet, selbst mit 2x5W kann man seine Nachbarn ärgern; ob man nun 60 oder 100W hat, was ebenfalls oft theoretische Werte sind, ist praktisch egal.

 

[JMP $FCE2]

Verstärker geben keine konstante Leistung ab, sondern die Leistung hängt vom abgespielten Material ab. Es kann z.B. sein, dass Waldesrauschen mit 100 Milliwatt maximal auskommt, und dann lauter Gewitterdonner plötzlich 100 Watt abruft.

Der Lautstärkeregler beeinflusst diese Werte, aber es gibt keinen kalibrierten Zusammenhang, so nach dem Schema 0 dB erreicht exakt volle Nennleistung oder dergleichen.

Vergiss einfach die Leistungsrechnerei. Wenn es verzerrt, dreh leiser

Wenn Du bestmöglich gesicherte Lautsprecher haben willst, musst Du Aktivmonitore kaufen. Solche Studioboxen haben üblicherweise für jedes Chassis eine eigene Endstufe, und einen exakt auf die Chassisbelastbarkeit abgestimmten Limiter, so dass sie praktisch unzerstörbar sind. Eine Anzeige-LED für den Limitereinsatz ist ebenfalls Standard.

 

[cscmptrbs]

Die Wattrechnung des TE halte ich für recht nutzlos da es vor allem auf den Wirkungsgrad des Lausprechers ankommt. Wird angegeben in db bei einem Watt. Bei den Klipsch: SENSITIVITY 98dB @ 2.83V / 1m bei den anderen: Kennschalldruck: 85 dB,

Wenn die kleinen mit der gleichen Laustärke spielen sollen wie die Klipsch muss man denen mehr als das 100-fache an Leistung zuführen.

Schon daran sieht man das diese Kombination unfug ist.

 

[xybit]

Verstärker geben keine konstante Leistung ab, sondern die Leistung hängt vom abgespielten Material ab. Es kann z.B. sein, dass Waldesrauschen mit 100 Milliwatt maximal auskommt, und dann lauter Gewitterdonner plötzlich 100 Watt abruft.

Und das ist wiederum abhängig von der Anzahl Frequenzen, die gleichzeitig beim Verstärker (wir sprechen hier von Transistoren, oder?) eintreffen. Je mehr Stromstärke ankommt, desto mehr Spannung benötigt, um das Signal verstärken zu können?

Ergänzung (16. November 2020)

Die Wattrechnung des TE halte ich für recht nutzlos da es vor allem auf den Wirkungsgrad des Lausprechers ankommt. Wird angegeben in db bei einem Watt. Bei den Klipsch: SENSITIVITY 98dB @ 2.83V / 1m bei den anderen: Kennschalldruck: 85 dB,

Wenn die kleinen mit der gleichen Laustärke spielen sollen wie die Klipsch muss man denen mehr als das 100-fache an Leistung zuführen.

Schon daran sieht man das diese Kombination unfug ist.

Anhand von welchen Grössen weisst du dann, welche LS zusammen benutzt werden können?

 

[Zentorno]

... also prinzipiell denkst Du natürlich richtig wenn Du annimmst, dass bei doppelter Impedanz (4 vs. 8 Ohm) sich (zumindest bei Gleichstrom) die Leistung halbiert. Was Du im Ergebnis jedoch wahrnimmst ist die 'Lautheit', also der Schalldruck den Du wahrnimmst. Dieser wird in dB/W (Dezibel pro Watt) angegeben und hängt von mehr als nur der Leistung ab, die in den Lautsprecher gegeben wird. Die Stärke das LS-Magneten (bzw. des Magnetfeldes in der die LS-Spule taucht), die interne Dämmung (zwecks Resonanzunterdrückung) ergeben den Wirkungsgrad eines Lautsprechers. Der kann recht unterschiedlich sein. Näherungsweise kannst Du anhand dieses Wirkungsgrades (db/W) abschätzen ob die Lautsprecher zusammenpassen. Aber auch das kann eines nicht ersetzen: probehören und vergleichen, und zwar bei den Raumverhältnissen, in denen die Anlage tatsächlich eingesetzt werden wird.

Auch stehen bei 80% aufgedrehter Laustärke keinesfalls 80% der Leistung an (egal ob 4 oder 8 Ohm). Wenn das (Niedrigpegel-) Eingangssignal klein ist, dann muß die Laustärke (viel) weiter aufgedeht werden damit man zu demselben Schalldruck kommt. Aus demselben Grund kann die max. Ausgangsleistung auch schon weit vor max. aufgedrehter Laustärke erreicht werden wenn der Eingangspegel zu hoch ist. Nur passiert das dann nicht mehr verzerrungsfrei ..

@xybit :"Die Teuren haben mehr dB/W und benötigen deswegen weniger Watt um "laut" zu sein, oder?" -
ähmm, leider nein. Kann so sein (wenn ein billiger, schwacher Magnet* verwendet wird, dann ist der Wirkungsgrad definitiv niedrig(er) ), muß aber nicht. Eine gute interne Dämpfung verringert den Wirkungsgrad erheblich, ist aber teuer und aufwendig und verbessert die Klangeigenschaften. Es 'scheppert' nicht so. Diese Dämpfung hängt wiederum von der Bauart ab. Baßreflex, Transmissionline ... wobei Transmissionline extrem aufwendig gebaut sind, eine extrem niedrige Resonanzfrquenz haben (also seeehr weit in den Sub-Baßbereich herunterkommen) ... aber auch einen sehr geringen Wirkungsgrad haben. Und deshalb kaum verwendet werden. Nur als Beispiel. Ergo: anhören, ausprobieren ..

* aus diesem Grund kann man die Qualität einer Full-Range-Box schon durch anheben derselben grob einschätzen: wiegt sie nichts, dann taugt sie nichts. Klingt simpel, ist aber in erster Näherung tatsächlich so.

 

[Dead_Red]

Eine Erhöhung der (mittleren) Lautstärke um 3 dB geht mit einer Verdoppelung der Leistungsaufnahme einher.
Also wenn ein Lautsprecher bei rund 1 Watt Leistungsaufnahme 85dB laut spielt (im Mittel) dann benötigt er 2 Watt um 3dB lauter zu spielen, also 88dB.

4 Watt 91 dB
8 Watt 94 dB
16 Watt 97 dB
32 Watt 100 dB
64 Watt 103 dB
128 Watt 106 dB

Also die letzten 20% beim Lautstärkeregler machen viel mehr Unterschied in der Leistungsaufnahme als die ersten 80%. Aber dennoch würde ich es nicht übertreiben mit der Lautstärke, man kann Lautsprecher zerstören mit zu viel Belastung. Oft werden Lautsprecher aber auch zerstört wenn ein Verstärker nicht mehr hinterherkommt mit der geforderten Stromzufuhr (Clipping). Also sehr ineffiziente Lautsprecher an einem unterdimensionierten Verstärker sollte man auch nicht (relativ) laut betreiben.

Das Problem beim Vergleich der Sensitivity (wie laut spielt der Lautsprecher pro Watt) der verschiedenen Lautsprecher z.B. 98dB @ 2.83V / 1m ist das da der Innenwiderstand (4 Ohm oder 8 Ohm) nicht mit einbezogen wird, da steht ja 2.83 Volt, wenn das mit @ 1 Watt angegeben wäre dann könnte man das direkt besser vergleichen.

 

[xybit]

... also prinzipiell denkst Du natürlich richtig wenn Du annimmst, dass bei doppelter Impedanz (4 vs. 8 Ohm) sich (zumindest bei Gleichstrom) die Leistung halbiert. Was Du im Ergebnis jedoch wahrnimmst ist die 'Lautheit', also der Schalldruck den Du wahrnimmst. Dieser wird in dB/W (Dezibel pro Watt) angegeben und hängt von mehr als nur der Leistung ab, die in den Lautsprecher gegeben wird. Die Stärke das LS-Magneten (bzw. des Magnetfeldes in der die LS-Spule taucht), die interne Dämmung (zwecks Resonanzunterdrückung) ergeben den Wirkungsgrad eines Lautsprechers. Der kann recht unterschiedlich sein. Näherungsweise kannst Du anhand dieses Wirkungsgrades (db/W) abschätzen ob die Lautsprecher zusammenpassen. Aber auch das kann eines nicht ersetzen: probehören und vergleichen, und zwar bei den Raumverhältnissen, in denen die Anlage tatsächlich eingesetzt werden wird.

Auch stehen bei 80% aufgedrehter Laustärke keinesfalls 80% der Leistung an (egal ob 4 oder 8 Ohm). Wenn das (Niedrigpegel-) Eingangssignal klein ist, dann muß die Laustärke (viel) weiter aufgedeht werden damit man zu demselben Schalldruck kommt. Aus demselben Grund kann die max. Ausgangsleistung auch schon weit vor max. aufgedrehter Laustärke erreicht werden wenn der Eingangspegel zu hoch ist. Nur passiert das dann nicht mehr verzerrungsfrei ..

ok, so langsam verstehe ich dann auch den Unterscheid zwischen teuren LS und den Günstigen. Die Teuren haben mehr dB/W und benötigen deswegen weniger Watt um "laut" zu sein, oder? Und dies ermittelt man wiederum nur durch Messungen, wo die günstigen LS Anbieter flunkern.

 

[Rickmer]

Hinweis am Rande: 4 oder 8 Ohm sind bestenfalls Schätzwerte.

Der Lautsprecherwiederstand ist konkret immer von der angespielten Frequenz abhängig und wird auch sonst nie punktgenau bei 4 oder 8 Ohm liegen.

http://www.selfmadehifi.de/tsp.htm

Ich hatte vor Jahren irgendwo eine Diskussion über ein alten Schatz von einem Lautsprecher gelesen, der bekannt dafür ist Endstufen zum überhitzen zu bringen weil er im Bassbereich einen absurd niedrigen Wiederstand hat. Ich kann mich leider nicht mehr an die Bezeichnung erinnern.

 

[Wilhelm14]

Je mehr Stromstärke ankommt, desto mehr Spannung benötigt, um das Signal verstärken zu können?
...
Anhand von welchen Grössen weisst du dann, welche LS zusammen benutzt werden können?

Im Grunde "stellt" man mit dem Lautstärkeregler die Spannung. Der Strom stellt sich entsprechend des Widerstands ein.
Man stellt Lautsprecher am AVR entsprechend ein, bis sie sich benutzbar anhören. Alleine die Überlastung "hört" man mit dem Ohr. Und einpegeln muss man je nach Raum sowieso. Auch augenscheinlich (laut "Datenblatt") gut harmonierende Boxen können je nach Räumlichkeit wieder anders klingen.

Und ja, der Wirkungsgrad ist wichtig. Andere haben das sehr gut oben erklärt. Man muss sich die Sachlage mit 3 dB und Leistungsverdoppelung und doppelte Lautstärke bei zehnfacher Leistung verinnerlichen. Häufig liegt man schon bei 1 bis 10 W über 90 dB. Ob der Verstärker dann 50 oder 150 W leisten kann, ist fast egal.

Edit: Zu hoher Wirkungsgrad = teurer = besser ist nicht unbedingt richtig. Man will ja nicht nur laut, sondern auch mit gutem Klang hören. Wenn man sich vermeintlich "gute" Lautsprecher anguckt, haben die häufig einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad. Oder welche mit hohem Wirkungsgrad sind vielleicht PA-tauglich, klingt dann aber nicht unbedingt nach Hi-Fi.

 

[Rickmer]

Die Teuren haben mehr dB/W und benötigen deswegen weniger Watt um "laut" zu sein, oder?

Nee, Trugschluss.

Richtig hohe dB/W Werte wirst du bei PA-Equipment finden weil das einfach nur laut können muss. Mit Qualität hat das häufig wenig am Hut.

 

[xybit]

Nee, Trugschluss.

Richtig hohe dB/W Werte wirst du bei PA-Equipment finden weil das einfach nur laut können muss. Mit Qualität hat das häufig wenig am Hut.

Ok, das leuchtet irgendwo ein, am Ende geht es um viel mehr, als rein um die Werte.

@xybit :"Die Teuren haben mehr dB/W und benötigen deswegen weniger Watt um "laut" zu sein, oder?" -
ähmm, leider nein. Kann so sein (wenn ein billiger, schwacher Magnet* verwendet wird, dann ist der Wirkungsgrad definitiv niedrig(er) ), muß aber nicht. Eine gute interne Dämpfung verringert den Wirkungsgrad erheblich, ist aber teuer und aufwendig und verbessert die Klangeigenschaften. Es 'scheppert' nicht so. Diese Dämpfung hängt wiederum von der Bauart ab. Baßreflex, Transmissionline ... wobei Transmissionline extrem aufwendig gebaut sind, eine extrem niedrige Resonanzfrquenz haben (also seeehr weit in den Sub-Baßbereich herunterkommen) ... aber auch einen sehr geringen Wirkungsgrad haben. Und deshalb kaum verwendet werden. Nur als Beispiel. Ergo: anhören, ausprobieren ..

* aus diesem Grund kann man die Qualität einer Full-Range-Box schon durch anheben derselben grob einschätzen: wiegt sie nichts, dann taugt sie nichts. Klingt simpel, ist aber in erster Näherung tatsächlich so.

Und auch das leuchtet ein, deswegen auch Holz besser als andere Materialien mit schlechten Resonanzeigenschaften. Aber was rechtfertigt dann bei manchen LS diesen extrem hohen Preis?

 

[Dead_Red]

Und auch das leuchtet ein, deswegen auch Holz besser als andere Materialien mit schlechten Resonanzeigenschaften. Aber was rechtfertigt dann bei manchen LS diesen extrem hohen Preis?

Man möchte möglichst wenig Resonanz bei der Box haben, sonst hört man die Resonanz-Eigenschaften der Box und nicht nur die Musik.

Hoher Preis bei Lautsprechern ist teilweise Marktsegmentierung.
Teilweise bessere und teurere Komponenten plus Entwicklungskosten.
Teilweise die wesentlich niedrigere Stückzahl in der Produktion was auch die Kosten nach oben treibt.

Wenn es am Ende wirklich um einen guten Klang geht dann hilft nichts ausser selber hören, Erfahrung sammeln, verstehen lernen was man besonders schätzt an einem bestimmten Klang. Vergleichsmöglichkeiten hat man nur wenn man verschiedene Arten und Qualitäten von Lautsprechern gehört hat.

Der Raum macht auch sehr viel aus. Wenn man sich so manchen modernen Betonbunker akustisch gibt dann will man sich ja nicht einmal zu laut unterhalten in so einem Raum, geschweige denn die Stereoanlage aufdrehen.

 

[xybit]

Alles klar, vielen Dank für die vielen Antworten, ihr habt mir weitergeholfen!