Wilhelm hat geschrieben:Hallo Harald,
waere nett von Dir wenn Du mir einmal den Zusammenhang von Klangpraesenz und Wirkungsgrad erklaeren koenntest. Ich sehe da absolut keinen.
Gruss
Wilhelm
Hallo Wilhelm,
gerne

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Ich habe an meinem PA4 ein Paar LS130 (Wirkungsgrad 90 dB) und ein Paar Cabasse (Wirkungsgrad 94 dB). Also beide Paare laufen unter gleichen Bedingungen im Wohnzimmer und stehen sich auch direkt gegenüber.
Wenn ich mich genau in die Mitte stelle (also genau die Spitze des jeweiligen virtuellen Stereodreieckes) höre ich immer, egal wie herum ich stehe, die Cabasse primär, also sie sind egal wo ich mich befinde (außer direkt vor den LS 130) immer dominant. Dies ist auf den höheren Wirkungsgrad der Cabasseboxen zurückzuführen.
Das Ergebnis andert sich auch nicht wesentlich, wenn ich z. B. die LS 150 (Wirkungsgrad 91 dB) mitlaufen lasse.
Wenn Boxen mit hohem Wirkungsgrad an etwas schwächere Verstärker angeschlossen werden, entwickelt sich hierbei auch schon bei geringerer Lautstärke eher der volle Sound der Boxen, eben aufgrund des höheren Wirkungsgrades. Bei gleichen Bedingungen für beide Boxenpaare (Lautstärke) sind die mit dem deutlich höheren Wirkungsgrad natürlich dominanter. Ist bei meiner Anordnung in einem Raum auch zweckmäßig, da ein Paar (LS 130) ja auch nur als Rearspeacker mitlaufen sollen.
Wirkungsgrad:
Der Wirkungsgrad ist definiert als das Verhältnis von abgegebener Leistung zu zugeführter Leistung und deshalb eine Zahl ohne Einheit. Er wird mit η (gesprochen: Eta) bezeichnet. Sein Wert kann nur zwischen 0 und 1 oder, in Prozent ausgedrückt, zwischen 0 und 100 % schwanken.
\eta = \frac{P_\mathrm{ab}}{P_\mathrm{zu}}
Die Wirkungsgrade auch der besonders effizienten elektrodynamischen Lautsprecher sind sehr gering (0,2…5 %, bis 20 % nahe bei den unerwünschten Resonanzstellen); es ist deshalb nicht üblich, sie anzugeben. Die Differenz Pzu - Pab wird über die Zeit integriert und entwickelt Wärme in der Schwingspule. Da diese im engen Spalt des Magneten schlecht gekühlt wird, kann sie leicht überhitzt werden.
Stattdessen wird die Lautsprecher-Effizienz mit dem Kennschalldruckpegel angegeben; es ist der Schalldruckpegel bei einer elektrischen Leistung von 1 Watt, der in 1 Meter Entfernung in einem echoarmen Raum (Freifeld) gemessen wird (in dB/W/m). Die Größe des Schalldruckpegels (dB) ist als logarithmisches Größenverhältnis in dB auf einen Norm-Schalldruckpegel von 20 µPa bezogen.
Grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Kennschalldruckpegel und Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad η kann in den Kennschalldruck umgerechnet werden; es wurde vereinbart:
\mbox{Kennschalldruckpegel in dB} = 112 + 10 \cdot \log_{10} (\mbox{Wirkungsgrad})
Wirkungsgrad in Prozent Kennschalldruckpegel
0,05 5 % 99 dB
0,02 2 % 95 dB
0,01 1 % 92 dB
0,005 0,5 % 89 dB
0,002 0,2 % 85 dB
Beispiel
Ein durchschnittlicher dynamischer Lautsprecher mit z. B. 87 dB/W/m benötigt für einen Pegel von 100 dB in vier Metern Abstand eine elektrische Leistung von etwa 80 W, wogegen ein wirkungsgradstarker Lautsprecher mit 101 dB/W/m mit 3,2 W auskommt.
Die betrachteten Schallwandler zeichnen sich alle durch einen recht geringen energetischen Wirkungsgrad aus. Dieser liegt hauptsächlich in der fehlenden Anpassung zwischen der elektrischen Impedanz der Schallimpedanz. Zwar spielen insbesondere in der HiFi-Technik andere Kenngrößen (Frequenzverhalten, Verzerrungen) eine wesentlichere Rolle, jedoch kommt dem Wirkungsgrad aus mehreren Gründen eine Bedeutung zu: Ein wirkungsgradschwacher Wandler (z. B. ein Magnetostat oder ein dynamischer Lautsprecher mit einem schwachen Magneten) benötigt beträchtliche Verstärkerleistung, die als Wärmeleistung von der Schwingspule abgeführt werden muss, um eine Beschädigung der Spule zu vermeiden. Erforderliche höhere Verstärkerleistung ist u. a. bei batteriebetriebenen Anwendungen nachteilig, verursacht ihrerseits Wärme oder erfordert Verstärker mit hoher Effizienz, die nicht immer auch gute Übertragungseigenschaften besitzen.
* effektive Kopplung des Lautsprechers an die Luft (z. B. Bassreflexprinzip, große Schallwand, großes Volumen bei geschlossenen Boxen, Exponentialtrichter)
Dagegen kann die Effizienzverbesserung durch bessere Luft-Ankopplung unter Umständen auch zu einem verzerrten Frequenzgang führen: Ausgeprägte Eigenresonanzen kleiner Boxen-Volumina oder des Bassreflexweges führen zu einer selektiven Erhöhung der Lautstärke, aber auch zu einer Verschlechterung der Impulstreue.
Große Auslenkungen verursachen u. a. bei dynamischen Lautsprechern auch hohe Intermodulationsverzerrungen. Großer Wirkungsgrad und gute Schallwiedergabe wird daher mit großen Lautsprechern (geringere Auslenkung bei gleichem Schallpegel) erreicht; große Bauformen sind jedoch häufig nicht erwünscht, sie sind teurer oder weisen andere Nachteile auf (z. B. Partialschwingungen der Membran).
Bei der Beschallung z. B. von Bahnhöfen kommt es auf eine gute Sprachverständlichkeit bei großem Pegel an. Oft werden hier Hornlautsprecher oder Druckkammerlautsprecher eingesetzt, die nur den relativ geringen Frequenzumfang der Sprache mit hohem Wirkungsgrad wiedergeben. Deren gerichtete Abstrahlung, insbesondere der hohen Frequenzen (Zischlaute), kann zur Erhöhung der Effizienz, aber auch zur Vermeidung von Laufzeit-Verzerrungen (Reflexionen, mehrere Quellen) genutzt werden, die ansonsten die Sprachverständlichkeit beeinflussen.
Gruß Harald