Maximaler SPL

Glossar

Schallleistung und Schalldruck

Die Schallleistung ist die Energie, die eine Quelle je Sekunde als Schall abgibt — eine Eigenschaft des Geräts, unabhängig davon, wo man steht. Der Schalldruck ist die Druckschwankung, die an einem bestimmten Ort ankommt — eine Eigenschaft dieses Orts.

In einfachen Worten

Denk an einen Heizkörper. Seine Leistung in Watt ist eine Eigenschaft des Geräts und ändert sich nicht, wenn Du durchs Zimmer gehst. Die Temperatur, die Du spürst, ändert sich sehr wohl — direkt davor ist es warm, in der Ecke kühl. Genauso ist es beim Schall: Was der Lautsprecher abgibt, ist das eine, was bei Dir ankommt, das andere. Und weil beide Angaben in Dezibel stehen, werden sie ständig verwechselt.

Ausführliche Erklärung

Beide Größen werden als Pegel angegeben, und beide heißen Dezibel — aber sie beziehen sich auf verschiedene Referenzen und lassen sich deshalb nicht direkt vergleichen.

text Schallleistungspegel L_W = 10 · log₁₀(P / P₀) P₀ = 1 pW = 10⁻¹² W Schalldruckpegel L_p = 20 · log₁₀(p / p₀) p₀ = 20 µPa

Der Unterschied zwischen 10 und 20 ist keine Konvention, sondern folgt aus der Physik. Die Leistung ist proportional zum Quadrat des Schalldrucks. Wer also den Druck halbiert, viertelt die Leistung — und beide Rechnungen ergeben denselben Abschlag von 6 dB, wenn vor dem Logarithmus einmal die 20 und einmal die 10 steht. Genau daher kommt die 6-dB-Regel des Abstandsgesetzes: Die abgegebene Leistung verteilt sich auf eine Kugelfläche, die mit dem Quadrat der Entfernung wächst.

Im Freifeld hängen beide Größen über die Geometrie zusammen: Aus dem Schallleistungspegel der Quelle, ihrem Bündelungsgrad und dem Abstand folgt der Schalldruckpegel an einem Ort — die Gleichung dazu und durchgerechnete Beispiele stehen auf der Formelseite Schalldruckpegel aus Schallleistungspegel. Für die beiden Begriffe zählt daran vor allem eine Folge: Derselbe Lautsprecher erzeugt bündig in einer Wand rund 3 dB mehr Schalldruck als frei im Raum aufgehängt, und seine Schallleistung ändert sich dabei nicht. Genau dort laufen die beiden Größen auseinander — die Quelle gibt gleich viel ab, der Ort bekommt verschieden viel.

Gemessen wird immer der Druck; ein Mikrofon kann nichts anderes. Die Schallleistung wird daraus berechnet, indem man den Druck auf einer gedachten Hüllfläche um die Quelle abtastet und über die Fläche aufsummiert. Die Verfahren dafür stehen in ISO 3745 für den reflexionsarmen Raum und in ISO 3744 für Messungen über einer reflektierenden Ebene. Der Aufwand erklärt, warum Lautsprecherdatenblätter fast nie einen Schallleistungspegel nennen, sondern den Kennschalldruckpegel in einem Meter Abstand — eine Größe, die einfacher zu messen und für die Auslegung praktischer ist.

Häufiges Missverständnis

„Der Verstärker hat 200 Watt, der Lautsprecher gibt also 200 Watt Schallleistung ab." Es sind zwei verschiedene Watt. Die eine Angabe ist elektrische Leistung, die andere akustische — und dazwischen liegt der Wirkungsgrad, der bei Lautsprechern klein ist. Der ganz überwiegende Teil der zugeführten Leistung wird zu Wärme in der Schwingspule, nicht zu Schall. Wie klein der Anteil ist und was das für die Auslegung bedeutet, steht beim Wirkungsgrad.

Der zweite Fehlschluss ist heimtückischer, weil beide Angaben gleich aussehen: „95 dB ist 95 dB." Ein Schallleistungspegel von 95 dB und ein Schalldruckpegel von 95 dB beschreiben völlig verschiedene Sachverhalte, und zwischen ihnen liegen der Messabstand und die Richtwirkung der Quelle. Wer zwei Datenblätter vergleicht, muss zuerst prüfen, welche der beiden Größen angegeben ist — und bei Schalldruck zusätzlich, in welchem Abstand, auf welcher Achse und mit welcher Leistung.

Nicht zu verwechseln mit

• Elektrische Leistung: Was der Verstärker abgibt, in Watt — eine Eingangsgröße des Lautsprechers, keine Ausgangsgröße.
• Wirkungsgrad und Kennschalldruckpegel: Sie beschreiben, wie viel Schalldruck ein Lautsprecher aus einer bestimmten elektrischen Leistung in einem festen Abstand macht.
• Lautheit: die empfundene Lautstärke. Sie hängt neben dem Pegel auch von Frequenz und Dauer ab; minus 6 dB ist der halbe Schalldruck, aber bei weitem nicht die halbe Lautstärke.
• Schallschnelle: die zweite Feldgröße neben dem Druck, die Bewegungsgeschwindigkeit der Luftteilchen.

In der Planung

Ein Kunde vergleicht zwei Einbaulautsprecher und liest bei einem 89 dB, beim anderen 92 dB. Der Schluss „der zweite ist lauter" hält nur, wenn beide Angaben denselben Bezug haben — dieselbe Messgröße, denselben Abstand, dieselbe zugeführte Leistung und dasselbe Frequenzband. In der Praxis ist mindestens eine dieser Bedingungen regelmäßig verletzt.

Für die Planung ist die Unterscheidung mehr als Sorgfalt beim Lesen. Der Pegel am Hörplatz folgt aus drei Dingen: was die Quelle abgibt, wie sie es verteilt und wie weit weg gehört wird. Nur das erste ist eine Geräteeigenschaft. Das zweite entscheidet die Aufstellung — ein bündig montierter Lautsprecher gewinnt Schalldruck, ohne mehr Leistung abzugeben —, das dritte die Raumgeometrie. Wer nur Datenblätter vergleicht, optimiert genau ein Drittel.

Verknüpfte Inhalte

Was ein Dezibel überhaupt ist, steht beim Dezibel; wie aus dem Schallleistungspegel der Pegel an einem Ort wird, rechnet die Formelseite Schalldruckpegel aus Schallleistungspegel vor, und wie derselbe Pegel mit der Entfernung abnimmt, die Freifeld-Formelseite. Wie stark eine Quelle bündelt, klärt das Bündelungsmaß, und ab welchem Abstand im Raum nicht mehr der Lautsprecher, sondern der Raum bestimmt, der Hallradius. Den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung und erreichbarem Pegel führen Wirkungsgrad und Verstärkerleistung aus.

Quellen

Die Definitionen der beiden Pegel mit ihren Bezugsgrößen und die Hüllflächenverfahren folgen der Normenreihe ISO 3744/3745.

Im Glossar öffnen

137 dB

Frequenzgang

Glossar

Frequenzgang

Der Frequenzgang beschreibt, mit welchem Pegel ein Gerät jede Frequenz wiedergibt — aufgetragen als Kurve des Schalldruckpegels in Dezibel über der Frequenz in Hertz. Als Zahlenpaar im Datenblatt („40 Hz bis 20 kHz") belegt er erst dann etwas, wenn eine Toleranz und die Messbedingungen dabeistehen.

In einfachen Worten

Jedes Gerät gibt manche Töne lauter wieder als andere. Der Frequenzgang ist die Kurve, die das sichtbar macht: ganz links die tiefen Töne, ganz rechts die hohen, und die Höhe der Kurve sagt, wie laut sie ankommen. Eine waagerechte Linie hieße, dass jeder Ton gleich behandelt wird — das schafft weder ein Lautsprecher noch ein Zimmer. Im Prospekt steht von der ganzen Kurve meistens nur, wo unten und oben Schluss ist, und ausgerechnet diese Angabe verrät am wenigsten. Zwei Lautsprecher mit derselben Prospektzeile können deutlich verschieden klingen.

Ausführliche Erklärung

Was aufgetragen wird

Auf der waagerechten Achse steht die Frequenz, logarithmisch geteilt, damit jede Oktave gleich breit erscheint; auf der senkrechten der Schalldruckpegel in Dezibel. Die Kurve beantwortet damit eine einzige Frage: Wie viel Pegel kommt bei welcher Frequenz an?

Genau genommen hat die Übertragung zwei Hälften, den Amplitudengang und den Phasengang. Was Datenblätter und Messprogramme als „Frequenzgang" zeigen, ist fast immer nur die erste — der Betrag, die Lautstärke je Frequenz. Die Zeitseite steckt im Phasengang und wird gesondert dargestellt.

Bei einem Lautsprecher entsteht diese Kurve aus einer Messung mit Mikrofon, bei einem Verstärker oder Wandler aus einer elektrischen Messung. Der Unterschied ist erheblich: Elektronik liefert heute routinemäßig eine praktisch gerade Linie über den ganzen Hörbereich, Wandler und Räume nie.

Ohne Toleranz keine Aussage

Ein „von … bis" ohne Toleranzfenster belegt nichts — auch wenn Datenblätter die Angabe ständig in dieser Form führen. Die vollständige Form lautet „40 Hz bis 20 kHz, ±3 dB": Innerhalb dieser Grenzen weicht die Kurve höchstens 3 dB nach oben oder unten von einem Bezugspegel ab, und dieser Bezugspegel ist der Mittelwert über ein angegebenes Band.

Die Toleranz ist die eigentliche Information, denn sie lässt sich gegen die Reichweite tauschen. Derselbe Lautsprecher, der bei ±3 dB von 40 Hz bis 20 kHz spielt, deckt bei ±6 dB vielleicht 32 Hz bis 22 kHz ab und bei einem 10-dB-Fenster noch mehr. Wer die untere Grenze im Prospekt niedriger haben will, muss nichts am Gerät ändern — es genügt, das Fenster aufzumachen. Eine Angabe ohne Toleranz lässt sich deshalb mit keiner anderen vergleichen.

Genau hier liegt der Unterschied zwischen Übertragungsbereich und belegtem Frequenzgang. Den Übertragungsbereich legt IEC 60268-5 fest: Er reicht von der unteren bis zur oberen Frequenz, bei der die Kurve auf der Bezugsachse höchstens 10 dB unter dem gemittelten Pegel liegt; Einbrüche, die schmaler als eine Neuntel-Oktave sind, zählen dabei nicht mit. Das ist ein bewusst weites Fenster für eine Reichweitenangabe — ein Pegelabfall um 10 dB ist rund die halbe empfundene Lautstärke. Als Aussage über Klangbalance taugt der Übertragungsbereich damit nicht, und er soll es auch nicht. Ein belegter Frequenzgang zeigt stattdessen die Kurve selbst, mit Toleranzband und Bedingungen.

Messbedingungen entscheiden mit

Eine Frequenzgangkurve ist nur so vergleichbar wie die Angaben, unter denen sie entstanden ist. Vier davon sollten immer dabeistehen:

• Achse und Winkel. Die Normmessung läuft auf der Bezugsachse, also auf der vom Hersteller definierten Hauptrichtung. Eine Kurve unter 30 Grad seitlich sieht anders aus, und im Wohnraum hört niemand ausschließlich auf Achse.
• Umgebung und Abstand. Freifeld oder Halbraum, gemessen in 0,5 m oder ganzen Metern und auf 1 m umgerechnet. Eine Messung im normalen Zimmer bildet unterhalb der Schroeder-Frequenz — der Grenze, ab der Raummoden einzeln durchschlagen statt sich zu überlagern — überwiegend den Raum ab und nicht mehr den Lautsprecher.
• Pegel. Eine bei Zimmerlautstärke aufgenommene Kurve sagt nichts über das Verhalten bei Kinopegel; Antrieb und Schwingspule verhalten sich dort messbar anders.
• Glättung. Sie fasst benachbarte Messpunkte zusammen. Ein schmaler Einbruch, der mit einer Zwölftel-Oktave deutlich sichtbar dasteht, ist unter Terzglättung kaum noch zu erkennen. Dieselbe Messung ergibt so zwei sehr verschiedene Bilder.

Die Kette selbst muss dabei genauer sein als das Prüfobjekt: IEC 60268-5 verlangt von Generator, Verstärker und Messverstärker einen Amplitudengang, der über den Messbereich innerhalb von ±0,5 dB bleibt.

Was die Kurve nicht zeigt

Drei Eigenschaften bleiben grundsätzlich außerhalb dieser Darstellung, und alle drei entscheiden im Wohnraum mit.

Die Richtung. Eine Einzelkurve gilt für eine Richtung. Am Hörplatz kommt aber beides an, der Direktschall von der Achse und der Anteil, den Wände und Decke zurückwerfen. Wie ein Lautsprecher seinen Schall auf die Winkel verteilt, zeigt erst eine Kurvenfamilie über viele Winkel — der Rundum-Messdatensatz nach ANSI/CTA-2034, den der kanadische Forscher Floyd Toole am National Research Council seit den 1980er-Jahren etabliert hat.

Die Pegelfestigkeit. Bei welchem Pegel die Kurve aufgenommen wurde, steht in den Bedingungen; wie weit sie sich bei höherem Pegel verformt, steht nirgends. Erwärmte Schwingspulen liefern weniger Wirkungsgrad, und Verzerrungen steigen an, lange bevor ein Gerät die angegebene Belastbarkeit erreicht.

Das Zeitverhalten. Zwei Lautsprecher mit derselben Amplitudenkurve können unterschiedlich nachschwingen. Was nach dem Signal übrig bleibt, zeigen Impulsantwort und Wasserfalldiagramm. Nur unter der Bedingung der Minimalphasigkeit hängen Amplituden- und Phasenverlauf so zusammen, dass einer aus dem anderen folgt — bei Mehrwegelautsprechern und im Raum gilt das eben nicht durchgehend.

Häufiges Missverständnis

„Der spielt bis 32 Hz, der andere nur bis 40 Hz — also hat der erste den besseren Bass." Ohne Toleranz und Messbedingung vergleichst Du zwei Zahlen, die auf verschiedene Weise entstanden sind. Der eine Hersteller nennt vielleicht seinen Übertragungsbereich mit dem 10-dB-Fenster der Norm, der andere einen Frequenzgang mit ±3 dB. Die Zahl des Ersten sieht besser aus und belegt weniger. Belastbar wird der Vergleich erst, wenn beide Angaben dasselbe Fenster nennen — und wirklich belastbar erst mit den Kurven.

Ebenso verbreitet ist der Schluss vom glatten Verlauf auf guten Klang. Eine gerade Kurve auf Achse ist eine notwendige Voraussetzung und keine hinreichende: Ein Lautsprecher, dessen Bündelung sich am Übergang zwischen zwei Chassis sprunghaft ändert, kann auf Achse tadellos messen und im Zimmer trotzdem unruhig klingen, weil der Raumanteil eine ganz andere Klangfarbe hat als der Direktschall.

Nicht zu verwechseln mit

• Frequenz: die Größe auf der waagerechten Achse. Der Frequenzgang ist der Verlauf über dieser Achse.
• Übertragungsbereich: eine Reichweitenangabe nach IEC 60268-5 mit einem Fenster von 10 dB unter dem Mittelwert. Er beantwortet, wo ein Gerät noch etwas abgibt, und nicht, wie gleichmäßig.
• Phasengang und Gruppenlaufzeit: die Zeitseite derselben Übertragung. Sie beschreiben, wann eine Frequenz ankommt, während der Amplitudengang sagt, wie laut.
• Zielkurve: die Sollvorgabe einer Raumkorrektur, auf die hin entzerrt wird. Sie beschreibt einen Wunsch und ist keine Messung.
• Klirrfaktor: der Anteil neu erzeugter Frequenzen. Ein Gerät kann einen geraden Frequenzgang und hohe Verzerrung zugleich haben.

In der Planung

Ein Kunde legt zwei Standlautsprecher nebeneinander und will wissen, welcher tiefer spielt. Modell A steht mit „32 Hz bis 25 kHz" im Prospekt, Modell B mit „45 Hz bis 20 kHz, ±3 dB". Nach den Zahlen wäre die Sache klar.

Die erste Frage ist trotzdem keine Gerätefrage: Wird im Raum überhaupt ein Lautsprecher gebraucht, der die unterste Oktave abdeckt, oder übernimmt sie ein Subwoofer mit eigener Aufstellung und eigener Ankopplung? In fast allen Wohnräumen bringt die zweite Antwort mehr, weil die tiefsten Töne von den Raummoden dominiert werden und ihre Wiedergabe damit an der Position hängt und kaum am Datenblatt.

Dann erst das Verfahren. Für beide Modelle lässt sich der Messreport anfragen — Kurvenfamilie über die Winkel, Toleranzband, Messbedingungen. Liegt er für A nicht vor und für B schon, ist das bereits ein Befund. Kommt er, lässt sich prüfen, mit welchem Fenster die 32 Hz von A zustande gekommen sind und wo die Kurve tatsächlich abzufallen beginnt.

Die Geräteentscheidung fällt damit zuletzt und aus anderen Gründen als den Prospektzahlen: aus dem Abstrahlverhalten, das zur Raumgeometrie passen muss, und aus der Frage, wie sauber sich der Übergang zum Subwoofer legen lässt.

Verknüpfte Inhalte

Die Größe auf der waagerechten Achse erklärt der Eintrag zur Frequenz, die Pegelskala der Eintrag zum Dezibel. Wie eine Messung im Raum abläuft und welche Sichten sie liefert, steht bei der Raummessung; ab welcher Frequenz der Raum die Kurve bestimmt, klärt die Schroeder-Frequenz. Die Zeitdarstellung derselben Aufnahme behandeln Impulsantwort und Wasserfalldiagramm. Warum eine Einzelkurve über das Verhalten im Zimmer wenig verrät, führen Bündelungsmaß, Hörfenster und der Rundum-Messdatensatz aus. Wie veröffentlichte Messreports gelesen werden, behandelt die Wissensseite zum Rundum-Messdatensatz und zur Wandlermessung.

Quellen

Der Übertragungsbereich mit dem 10-dB-Kriterium, der Mittelung über ein angegebenes Band und der Ausnahme für Einbrüche schmaler als eine Neuntel-Oktave ist in IEC 60268-5 festgelegt und in IEC 60268-21 ein zweites Mal beschrieben; ebenso die Messung auf der Bezugsachse, der Messabstand mit Umrechnung auf 1 m und die Anforderung von ±0,5 dB an die Messkette. Der Rundum-Messdatensatz steht in ANSI/CTA-2034; seine Herkunft und die Verbindung zum Klangeindruck im Raum stammen aus der Standardliteratur zur Lautsprecherwiedergabe.

Im Glossar öffnen

-3dB

60 – 400 Hz

Belastbarkeit (RMS)

Glossar

Belastbarkeit (Lautsprecher)

Die Belastbarkeit beschreibt, wie viel elektrische Leistung ein Lautsprecher aufnehmen kann, ohne beschädigt zu werden. Sie ist eine Grenze, keine Leistungsangabe: Wie laut der Lautsprecher dabei wird, steht in einer ganz anderen Zahl — dem Kennschalldruckpegel.

In einfachen Worten

Auf vielen Boxen steht eine Wattzahl, und fast alle lesen sie als Maß für Lautstärke. Gemeint ist aber etwas anderes: wie viel Strom der Lautsprecher verträgt, bevor etwas kaputtgeht. Zwei Boxen mit derselben Zahl können unterschiedlich laut spielen, weil sie aus derselben Energie unterschiedlich viel Schall machen. Und zerstört werden Lautsprecher im Alltag selten von einem zu großen Verstärker — meistens von einem zu kleinen, der über seine Grenze getrieben wird.

Ausführliche Erklärung

Ein Lautsprecher kann auf zwei ganz verschiedene Arten an seine Grenze kommen. Der thermische Weg betrifft die Schwingspule: Der weitaus größte Teil der zugeführten Leistung wird dort in Wärme umgesetzt, und wenn diese Wärme nicht schnell genug abfließt, verliert der Kleber seine Festigkeit oder der Lackdraht brennt durch. Der mechanische Weg betrifft die Auslenkung: Fährt die Membran über den Bereich hinaus, in dem Antrieb und Aufhängung sie noch führen, schlägt die Schwingspule an oder die Sicke reißt — die äußere Einspannung, die die Membran am Korb hält. Welcher der beiden Fälle zuerst eintritt, hängt an der Frequenz — tiefe Signale bringen viel Hub bei wenig Erwärmung, hohe Signale genau umgekehrt.

Deshalb gibt es nicht die eine Belastbarkeitszahl, sondern mehrere. Die Nennbelastbarkeit nach IEC 60268-5 wird mit einem genormten Rauschsignal über eine lange Prüfdauer ermittelt und ist der einzige Wert, der sich zwischen Herstellern halbwegs vergleichen lässt. Daneben stehen Kurzzeit- und Spitzenwerte für Signalimpulse von Sekunden oder Bruchteilen davon — und schließlich Angaben wie „Musikleistung" oder „PMPO", hinter denen kein Prüfverfahren steht und die sich deshalb weder vergleichen noch überprüfen lassen.

Der praktisch wichtigste Zusammenhang ist ein anderer, und er kehrt die verbreitete Sorge um. Musik und Filmton haben einen großen Abstand zwischen mittlerem Pegel und Spitzen; die mittlere Leistung liegt deutlich unter dem, was die lauten Momente kurzzeitig verlangen. Ein reichlich dimensionierter Verstärker liefert diese Spitzen sauber und läuft im Mittel weit unterhalb der Belastbarkeit. Ein zu knapp dimensionierter begrenzt die Spitzen stattdessen — aus den Sinusbögen werden abgeflachte Rechtecke, deren zusätzliche Oberwellenenergie im Hochton landet. Der Hochtöner bekommt dann dauerhaft ein Vielfaches dessen ab, wofür er ausgelegt ist, und stirbt an einer Leistung, die weit unter der Belastbarkeit des Gesamtsystems liegt.

Bei mehrwegigen Lautsprechern verteilt die Frequenzweiche die Energie auf die einzelnen Wege, und die Belastbarkeitsangabe gilt für das System unter der Annahme einer üblichen spektralen Verteilung. Ein Dauerton in der Nähe der Übernahmefrequenz oder ein stark höhenbetontes Signal verschiebt diese Verteilung — das ist der Grund, warum Testtöne und Rückkopplungen Lautsprecher zerstören, die im Musikbetrieb jahrelang unauffällig laufen.

Häufiges Missverständnis

„Die Box verträgt 150 Watt, also darf der Verstärker höchstens 150 Watt haben" — diese Rechnung behandelt die Verstärkerleistung als etwas, das dem Lautsprecher aufgezwungen wird. Tatsächlich bestimmt die Stellung des Lautstärkereglers, wie viel Leistung fließt; ein 300-Watt-Verstärker liefert bei Zimmerlautstärke wenige Watt. Gefährlich ist nicht die Reserve, sondern dauerhaftes Aufdrehen über die Belastbarkeit hinaus — dieselbe Rechnung aus der Sicht des Verstärkers steht im Eintrag zur Verstärkerleistung.

Ebenso hartnäckig ist die Gleichsetzung von Belastbarkeit und Maximalpegel. Wie laut ein Lautsprecher werden kann, ergibt sich erst aus Belastbarkeit und Kennschalldruckpegel zusammen — und begrenzt wird der Pegel in der Praxis oft schon vorher durch den Membranhub oder durch die Kompression, mit der der Wirkungsgrad bei steigender Spulentemperatur nachlässt.

Nicht zu verwechseln mit

• Verstärkerleistung: Was geliefert werden kann, nicht was aufgenommen werden darf. Eigenschaft des Verstärkers.
• Maximalpegel: Der erreichbare Schalldruck. Er hängt zusätzlich am Kennschalldruckpegel, am Hub und an der Leistungskompression.
• Impedanz: Die Last, die der Lautsprecher darstellt. Sie entscheidet darüber, wie viel Leistung bei gegebener Spannung überhaupt fließt.

Typischer Fehler

Eine Terrassenbeschallung mit sechs kleinen Außenlautsprechern an einem sparsam dimensionierten Verstärker. Die Konzeptfrage wird selten gestellt: Welcher Pegel soll draußen bei Gesprächslautstärke am Tisch ankommen — und über welche Fläche?

Im Freien fehlt der Raumgewinn, den geschlossene Räume liefern, und der Pegel fällt mit der Entfernung deutlich schneller ab. Wer das unterschätzt, gleicht es am Regler aus, treibt den Verstärker ins Begrenzen und verliert nach zwei Sommern die Hochtöner — nicht, weil die Lautsprecher zu schwach gewesen wären, sondern weil die Auslegung zu knapp war. Das Verfahren der Wahl ist deshalb, den Zielpegel am Hörort zu bestimmen, daraus die nötige Leistung je Lautsprecher abzuleiten und erst dann Geräte auszusuchen. Bei größeren Flächen führt dieser Weg regelmäßig zur 70-Volt-Technik statt zu mehr Watt.

Verknüpfte Inhalte

Wie viel Pegel aus einem Watt wird, steht beim Wirkungsgrad; was die Wattangabe auf der Verstärkerseite bedeutet, bei Verstärkerleistung. Warum die Last dabei mitspielt, klärt Impedanz. Die Verteilung der Energie auf die einzelnen Wege behandelt die Frequenzweiche.

Quellen

Die Definitionen und Prüfbedingungen folgen IEC 60268-5 und AES2.

Im Glossar öffnen

4.000 W

Empfindlichkeit

Glossar

Wirkungsgrad und Kennschalldruckpegel

Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der elektrischen Leistung ein Lautsprecher in Schall umsetzt. Er liegt bei üblichen HiFi-Lautsprechern im Bereich weniger Prozent — der Rest wird Wärme. In Datenblättern steht stattdessen fast immer der Kennschalldruckpegel: der Schalldruck in einem Meter Abstand bei einer definierten Eingangsspannung, angegeben in Dezibel.

In einfachen Worten

Lautsprecher sind erstaunlich schlechte Wandler: Von dem, was der Verstärker liefert, wird nur ein winziger Teil zu Musik, fast alles wird Wärme. Wie gut ein Modell darin ist, steht als Dezibel-Zahl im Datenblatt. Ein Lautsprecher mit einer höheren Zahl braucht für dieselbe Lautstärke einen kleineren Verstärker. Das sagt aber nichts darüber, wie gut er klingt — nur, wie viel Kraft er dafür braucht.

Ausführliche Erklärung

Die beiden Begriffe messen dasselbe aus verschiedenen Blickwinkeln. Der Wirkungsgrad ist ein physikalisches Verhältnis in Prozent und für den Alltag wenig griffig. Der Kennschalldruckpegel dagegen sagt Dir direkt, wie laut es in einem Meter Abstand wird — und ist damit die Zahl, mit der sich rechnen lässt.

Rechnen heißt hier vor allem: abschätzen, wie viel Verstärkerleistung ein Lautsprecher braucht. Der Zusammenhang ist unbequem, weil er logarithmisch verläuft. Eine Verdopplung der Leistung bringt drei Dezibel mehr Pegel, und deutlich lauter empfindet das Gehör erst einen Zuwachs von rund zehn Dezibel — dafür wäre die zehnfache Leistung nötig. Ein Lautsprecher mit drei Dezibel mehr Kennschalldruckpegel spart also die Hälfte der Verstärkerleistung ein, und das ist mehr wert, als die kleine Zahl vermuten lässt.

Der Haken liegt in den Messbedingungen. Die verbreitete Angabe bezieht sich auf 2,83 Volt in einem Meter Abstand. Bei einem Acht-Ohm-Lautsprecher entspricht das genau einem Watt, bei einem Vier-Ohm-Lautsprecher aber zwei Watt — dieselbe Spannung liefert dort die doppelte Leistung, und die Angabe fällt entsprechend etwa drei Dezibel günstiger aus. Wer zwei Modelle mit unterschiedlicher Impedanz über die Datenblattzahl vergleicht, vergleicht deshalb nicht dasselbe. Dazu kommt, dass Hersteller unterschiedlich mitteln, in unterschiedlichen Frequenzbereichen und teilweise im Raum statt reflexionsarm messen.

Hinter der Zahl steht außerdem ein Zielkonflikt, an dem sich nichts drehen lässt: Wirkungsgrad, Tiefgang und Gehäusevolumen lassen sich nicht gleichzeitig maximieren. Wer bei kleiner Box tief spielen will, zahlt mit Wirkungsgrad; wer hohen Wirkungsgrad und Tiefgang will, braucht Volumen. Genau deshalb sind kompakte Lautsprecher mit beeindruckender Tiefgangangabe fast immer die leistungshungrigen.

Ein hoher Kennschalldruckpegel ist praktisch, sagt aber nichts über den erreichbaren Maximalpegel aus. Wie laut ein Lautsprecher wirklich werden kann, bestimmen Belastbarkeit, Membranhub und Verzerrungsverhalten, nicht seine Empfindlichkeit bei einem Watt.

Häufiges Missverständnis

Verbreitet ist die Lesart „hoher Wirkungsgrad heißt guter Lautsprecher". Der Wirkungsgrad ist eine Auslegungsentscheidung, keine Qualitätsnote. Kino- und Beschallungslautsprecher sind bewusst hoch ausgelegt, weil dort große Pegel und lange Wege gefragt sind; kompakte Wohnraumboxen tauschen Wirkungsgrad gegen Tiefgang bei kleiner Bauform.

Hartnäckig ist auch die Umkehrung: „Mein Verstärker hat genug Watt, dann ist die Empfindlichkeit egal." Das stimmt für den mittleren Pegel und geht bei Spitzen schief. Ein unempfindlicher Lautsprecher zieht bei dynamischen Passagen ein Vielfaches der mittleren Leistung, und genau dort geht einem knappen Verstärker die Reserve aus.

Nicht zu verwechseln mit

• Maximalpegel: Was der Lautsprecher aushält, nicht was er aus einem Watt macht.
• Verstärkerleistung: Die andere Seite derselben Rechnung.
• Impedanz: Bestimmt, wie viel Leistung bei gegebener Spannung fließt — und verzerrt genau deshalb den Vergleich zweier Datenblätter.

Typischer Fehler

Ein Kunde besitzt einen hochwertigen Röhrenverstärker mit rund zehn Watt pro Kanal und möchte dazu passende Lautsprecher. Die Frage nach dem „besten" Lautsprecher hilft hier nicht weiter — zuerst muss klar sein, welcher Pegel im Raum gebraucht wird und was der Verstärker dafür liefern kann.

Bei zehn Watt und einem Hörabstand von drei Metern kommt man mit einem Lautsprecher um 86 Dezibel Kennschalldruckpegel bereits an die Grenze, sobald es um Dynamikspitzen geht. Sinnvoll ist deshalb, die Auswahl von vornherein auf empfindlichere Konstruktionen einzugrenzen — und dabei zu akzeptieren, dass diese bei gleicher Baugröße weniger tief spielen. Konkrete Modelle kommen zuletzt ins Gespräch. Der Weg andersherum — erst der Lautsprecher, dann die Frage nach dem Pegel — endet regelmäßig damit, dass der schöne Verstärker ersetzt werden muss.

Verknüpfte Inhalte

Wie viel Pegel daraus im Raum wird, steht bei Verstärkerleistung; warum die Ohm-Angabe die Vergleichbarkeit stört, bei Impedanz. Die Dezibel-Rechnung selbst behandelt der Eintrag zu Dezibel.

Quellen

Die Messbedingungen folgen IEC 60268-5, die Einordnung der Herstellerangaben Toole.

Im Glossar öffnen

100 dB

Nennimpedanz

Glossar

Impedanz

Die Impedanz beschreibt, welchen Widerstand ein Lautsprecher dem Wechselstrom des Verstärkers entgegensetzt. Anders als ein einfacher Widerstand ist dieser Wert frequenzabhängig: Er schwankt über den Hörbereich erheblich, und die Angabe auf dem Karton — vier, sechs oder acht Ohm — ist nur ein grober Nennwert für diesen Verlauf.

In einfachen Worten

Die Ohm-Zahl sagt, wie schwer es der Lautsprecher dem Verstärker macht. Eine kleinere Zahl bedeutet mehr Stromfluss und damit mehr Arbeit für das Gerät. Wichtig ist das vor allem, wenn Du günstige Verstärker mit anspruchsvollen Lautsprechern kombinierst oder mehrere Lautsprecher an denselben Anschluss hängst. Bei üblichen Kombinationen aus einem Verstärker und einem Lautsprecherpaar ist die Zahl dagegen selten das Problem, über das man nachdenken muss.

Ausführliche Erklärung

Der tatsächliche Verlauf hat wenig mit einer geraden Linie zu tun. Rund um die Resonanz des Basslautsprechers steigt die Impedanz stark an, im Bereich darüber fällt sie oft deutlich unter den Nennwert, und die Frequenzweiche fügt eigene Buckel und Senken hinzu. Ein als „8 Ohm" verkaufter Lautsprecher kann bei einer Frequenz 30 Ohm und bei einer anderen 5 Ohm haben.

Für den Verstärker zählen zwei Größen: das Minimum dieses Verlaufs und der Phasenwinkel an derselben Stelle. Fällt die Impedanz weit ab und liegt gleichzeitig eine große Phasendrehung an, muss das Gerät hohen Strom bei ungünstigem Timing liefern — die eigentliche Belastungsprobe. Deshalb gibt es Lautsprecher mit acht Ohm Nennimpedanz, die schwerer zu treiben sind als manche mit vier.

In der Praxis wird das an drei Stellen relevant. Erstens bei Mehrkanal-Receivern, die im Menü eine Impedanz-Einstellung anbieten und sich damit selbst begrenzen. Zweitens bei Röhrenverstärkern, deren Ausgangsübertrager auf eine bestimmte Last ausgelegt sind — dort ist die Zuordnung keine Empfehlung, sondern eine Voraussetzung. Und drittens bei parallel angeschlossenen Lautsprechern, etwa in Wohnraum- oder Außenbereichen mit mehreren Paaren an einem Kanal: Zwei parallele Acht-Ohm-Lautsprecher ergeben vier Ohm, vier ergeben zwei — und spätestens dort steigen die meisten Verstärker aus.

Für die übliche Kombination aus Stereoverstärker und einem Lautsprecherpaar ist die Ohm-Zahl selten das entscheidende Kriterium. Sie wird es, sobald mehrere Lautsprecher zusammenkommen oder der Verstärker knapp dimensioniert ist, und dann sehr schnell.

Häufiges Missverständnis

„Vier Ohm ist schlechter als acht Ohm" — das ist eine Verwechslung von Ursache und Wirkung. Eine niedrigere Impedanz zieht bei gleicher Spannung mehr Strom und damit mehr Leistung aus dem Verstärker; ob das ein Problem ist, hängt allein am Verstärker. Kräftige Geräte liefern an vier Ohm annähernd die doppelte Leistung wie an acht und profitieren sogar davon.

Gern als Rettung angeboten wird die Reihenschaltung. Zwei Lautsprecher in Reihe verdoppeln zwar die Impedanz und entlasten den Verstärker, koppeln aber beide über ihre Impedanzverläufe aneinander: Sobald sich die beiden unterscheiden — anderes Modell, andere Einbausituation —, teilt sich die Spannung frequenzabhängig ungleich auf, und der Frequenzgang beider verändert sich. Als saubere Lösung für mehrere Lautsprecher an einem Kanal taugt das deshalb nicht.

Nicht zu verwechseln mit

• Gleichstromwiderstand: Der mit dem Multimeter messbare Wert der Schwingspule; er liegt unter der Nennimpedanz und sagt über die Last wenig aus.
• Belastbarkeit: Wie viel Leistung der Lautsprecher thermisch verträgt.
• Wirkungsgrad: Wie viel Pegel aus dieser Leistung wird.

Typischer Fehler

Eine Terrasse soll vier Lautsprecher bekommen, gespeist von einem Stereo-Kanalpaar. Bevor irgendein Verstärker in die engere Wahl kommt, muss geklärt sein, wie die vier Lautsprecher überhaupt angeschlossen werden sollen.

Zwei Paare parallel an einem Kanal ergeben rechnerisch zwei Ohm — eine Last, an der übliche Geräte abschalten oder überhitzen. Der Ausweg ist deshalb nicht der stärkere Verstärker, sondern ein Aufbau, der das Problem gar nicht erst erzeugt: mehr Verstärkerkanäle, ein Lautsprecher-Umschalter mit Impedanzanpassung oder — bei größeren Außenanlagen der übliche Weg — eine 70-Volt-Installation, bei der die Impedanzfrage konstruktiv entfällt. Das Gerät kommt danach.

Verknüpfte Inhalte

Warum die Last die Leistungsangabe verschiebt, steht bei Verstärkerleistung; wie sich beides auf den erreichbaren Pegel auswirkt, beim Wirkungsgrad.

Quellen

Nennwert und zulässige Abweichung folgen IEC 60268-5, die Einordnung der Verstärkeranforderung Toole.

Im Glossar öffnen

4 Ω

Bass Konzept

Glossar

Bassreflex und geschlossenes Gehäuse

Beide Bauarten lösen dieselbe Aufgabe unterschiedlich: Sie verhindern, dass sich der Schall von der Vorder- und der Rückseite der Membran im Bass gegenseitig auslöscht. Das geschlossene Gehäuse sperrt die Rückseite komplett ein, das Bassreflexgehäuse führt sie über eine abgestimmte Öffnung nach außen und lässt sie im Nutzbereich mitspielen.

In einfachen Worten

Ein Basslautsprecher schiebt Luft nach vorn und gleichzeitig nach hinten. Ohne Gehäuse würden sich beide Hälften ausgleichen und es bliebe fast nichts übrig. Die geschlossene Box sperrt die Rückseite einfach ein. Die Bassreflexbox lässt sie durch ein Rohr wieder heraus, und zwar genau so abgestimmt, dass sie im Tiefton mithilft statt zu stören. Das bringt bei gleicher Größe mehr Pegel — kostet aber Reserve, sobald es noch tiefer wird. Welche Bauart die bessere ist, lässt sich deshalb nicht allgemein sagen.

Ausführliche Erklärung

Im geschlossenen Gehäuse wirkt die eingeschlossene Luft wie eine Feder, gegen die die Membran arbeitet. Nach unten hin fällt der Pegel sanft ab, und dieser flache Verlauf ist im Wohnraum ein echter Vorteil: Der Raum selbst hebt zu tiefen Frequenzen hin an, und beides zusammen ergibt oft einen tieferen nutzbaren Bass, als das Datenblatt vermuten lässt. Bezahlt wird das mit Wirkungsgrad — für denselben Pegel braucht eine geschlossene Konstruktion mehr Verstärkerleistung und mehr Membranhub.

Das Bassreflexgehäuse fügt eine zweite schwingungsfähige Größe hinzu. Die Luftmasse im Rohr bildet zusammen mit dem Gehäusevolumen einen Resonator, der um seine Abstimmfrequenz herum kräftig mitstrahlt. Genau dort bewegt sich die Membran am wenigsten, weil die Öffnung die Arbeit übernimmt — das Prinzip liefert bei gleichem Chassis und gleicher Baugröße mehr Maximalpegel im Tiefton. Unterhalb der Abstimmung kippt das Verhältnis allerdings schlagartig: Der Pegel fällt deutlich steiler ab, und die Membran verliert ihre Führung, sodass sie bei tiefen Signalen unkontrolliert weit ausschlägt. Aktive Konstruktionen — allen voran Subwoofer — fangen das mit einem Hochpassfilter unterhalb der Abstimmung ab; eine passive Reflexbox hat diesen Schutz nicht und verlässt sich darauf, dass im Musikmaterial unterhalb ihrer Abstimmung kaum Energie liegt.

Die theoretische Grundlage dafür stammt von Neville Thiele und Richard Small, zwei Ingenieuren, die in den 1960er- und 1970er-Jahren in Australien die Kenngrößen entwickelten, mit denen sich Chassis und Gehäuse bis heute berechnen lassen. Seitdem ist die Abstimmung einer Reflexbox keine Bastelei mehr, sondern eine Auslegungsentscheidung mit klaren Zielkonflikten.

Ein praktischer Punkt geht in Datenblättern gern unter: Die Öffnung bewegt Luft, und wenn sie zu knapp dimensioniert oder zu nah an einer Wand sitzt, entstehen Strömungsgeräusche. Ein rückwärtiges Rohr braucht deshalb Abstand — nicht nur wegen des Basspegels, sondern wegen der Strömung selbst.

Klar, geschlossene Konstruktionen gelten als die präziseren; der hörbare Unterschied ist trotzdem kleiner als der Ruf. Die zusätzliche Verzögerung im Bereich der Abstimmung ist messbar, wird im Wohnraum aber von dem überlagert, was Raummoden ohnehin an Nachschwingen beitragen. Zwischen einer gut gerechneten Reflexbox und einer mittelmäßigen geschlossenen Box gewinnt die Reflexbox.

Bei Subwoofern

Bei Subwoofern spitzt sich dieselbe Abwägung zu, weil dort ausschließlich der Bassbereich zählt. Geschlossene Subwoofer bauen für eine gegebene Abstimmung kleiner, fallen sanft ab und harmonieren dadurch gut mit dem Anstieg, den ein geschlossener Raum ohnehin liefert; sie verlangen aber kräftige Endstufen und viel Hub. Reflex-Subwoofer holen aus demselben Chassis rund um die Abstimmung deutlich mehr Maximalpegel heraus — der gängige Weg, wenn große Pegel im Tiefbass gefordert sind — und brauchen dafür mehr Volumen sowie zwingend einen Subsonic-Filter. Eine Sonderform ist die Passivmembran: Sie ersetzt das Rohr durch eine zweite, nicht angetriebene Membran, folgt aber derselben Logik und ist kein drittes Prinzip.

Welche Bauform in einem konkreten Projekt passt, hängt an Raumgröße, Zielpegel und Aufstellungsfreiheit — die ausführliche Gegenüberstellung samt Qualitätskriterien steht auf der Wissensseite zu den Subwoofer-Bauformen.

Häufiges Missverständnis

„Geschlossen ist trocken, Bassreflex ist schwammig" — diese Erzählung hält sich, weil sie eine echte Beobachtung falsch erklärt. Was viele als schwammig erleben, stammt fast immer aus dem Raum: eine Mode, die lange nachschwingt, oder ein Subwoofer, der in einer Ecke steht. Beides passiert einem geschlossenen Gehäuse an derselben Stelle genauso.

Genauso schief ist die Gleichsetzung von Öffnung und Tiefgang. Ein Rohr an der Rückseite sagt für sich genommen nichts darüber aus, wie tief eine Box spielt. Entscheidend ist die Abstimmfrequenz, und die ist eine Auslegungsentscheidung — es gibt hoch abgestimmte Reflexboxen, die weniger tief kommen als eine gut gerechnete geschlossene Konstruktion.

Nicht zu verwechseln mit

• Passivmembran: Ersatz für das Rohr innerhalb desselben Prinzips.
• Downfire und Frontfire: Beschreiben, wohin das Chassis strahlt, nicht wie das Gehäuse arbeitet.
• Transmissionline und Horn: Eigene Prinzipien mit anderer Auslegungslogik.

In der Planung

Ein Wohnzimmer von etwa 30 Quadratmetern, offen zur Küche, Wunsch nach Kinopegel. Zu klären ist, wie viel Tiefbass bei welchem Pegel gebraucht wird — und ob der Raum überhaupt geschlossen genug ist, um von seinem eigenen Anstieg im Tiefton zu profitieren.

Weil der Raum zur Küche offen ist, fällt dieser Anstieg weitgehend weg; der sanfte Abfall eines geschlossenen Subwoofers wird damit nicht mehr aufgefangen. Das Verfahren der Wahl ist deshalb eine Reflexkonstruktion mit ausreichend tiefer Abstimmung, ergänzt um einen zweiten Subwoofer für die Gleichmäßigkeit über die Sitzplätze. Erst mit dieser Festlegung beginnt die Geräteauswahl — und die Aufstellung entscheidet danach immer noch mehr über das Ergebnis als das Gehäuseprinzip.

Verknüpfte Inhalte

Was die Bauform für die Gerätewahl bedeutet, steht bei Subwoofer und auf der Wissensseite zu den Subwoofer-Bauformen. Warum mehr Watt nicht linear mehr Pegel ergeben, klären Wirkungsgrad und Verstärkerleistung.

Quellen

Die Auslegungsgrundlagen folgen den Arbeiten von Thiele und Small.

Im Glossar öffnen

Geöffnet (Bass Reflex Port)

Anzahl Tieftöner

1

nur Korpus

Höhe

1.250 mm

Breite

530 mm

Tiefe

380 mm