Die Lautsprecherleistung ist eines der verwirrendsten Konzepte in der professionellen Audiowelt. Es wird allgemein angenommen, dass je höher die Leistung des Lautsprechers ist, desto besser die Qualität ist und es sich mehr lohnt, sich darauf zu freuen und sie zu besitzen. Darüber hinaus ist Strom häufig der entscheidende Indikator, der Kunden zum Kauf antreibt.
Wenn Sie jedoch sorgfältig studieren, werden Sie feststellen, dass die Leistung für die Gesamtleistung des Lautsprechers weitaus weniger wichtig ist als andere Leistungsindikatoren.
Der Begriff \"Lautsprecherleistung\" bedarf weiterer Erläuterungen, um Missverständnisse zu beseitigen. Es ist die Praxis vieler Menschen, die Lautsprecherleistung und den Ausgangsschalldruckpegel des Sensors oder sogar die Größe des Verstärkers zu berücksichtigen. Aber normalerweise hat die Lautsprecherleistung nichts damit zu tun.
Lassen Sie uns zuerst diesen Begriff diskutieren, um ihn aussagekräftiger zu machen. Kann \"Maximale Eingangsleistung\" verwendet werden? Das Konzept der \"Eingangsleistung\" ist angemessen, da der Lautsprecher eine Last des Leistungsverstärkers ist.
Unter der Annahme, dass die Leitungsimpedanz klein und vernachlässigbar ist (wenn das richtige Standardkabel verwendet wird, gilt diese Annahme), wird die Ausgangsleistung des Verstärkers zur Eingangsleistung des Lautsprechers. Da allgemein angenommen wird, dass je höher die Leistung des Verstärkers ist, desto besser (z. B. ein Sport Utility Vehicle im Vergleich zu einem wirtschaftlichen Auto), ist es logisch zu denken, dass die Produktleistung umso besser ist, je höher der Leistungslautsprecher ist.
Direkt an Lautsprecher angeschlossene Verstärker werden als Leistungsverstärker bezeichnet, da ihre Ausgangsspannung höher als ihre Eingangsspannung ist. (Abbildung 1) Die Leistung eines Leistungsverstärkers wird anhand seiner Stromerzeugungsfähigkeit gemessen. Normalerweise ist es umso besser, je größer der Wert ist, da dies bedeutet, dass der Verstärker ein größeres Potenzial hat und mehr Arbeit leisten kann.
Die Leistung eines Lautsprechers wird anhand seiner Verlustleistung gemessen. Der Leistungswert bezieht sich auf die kontinuierliche Energiemenge, die der Lautsprecher in Form von Wärme verbrauchen kann, ohne den Lautsprecher zu beschädigen. Obwohl es auf den ersten Blick so aussieht, als ob je größer die Verlustleistung ist, desto besser, aber die Voraussetzung ist, dass die Methode zur Erzielung einer größeren Verlustleistung die Leistung des Lautsprechers nicht beeinträchtigt. Diese Aussage ist nur gültig.
Moderne Leistungsverstärkerwirken als Konstantspannungsquellen für Lautsprecher. Dies bedeutet, dass die Ausgangsspannung des Verstärkers und die von den angeschlossenen Lautsprechern bereitgestellte Last im Wesentlichen unabhängig voneinander sind. Wenn Sie das Signal mit einem Verstärker ansteuern und die Ausgangsspannung des Verstärkers messen, ohne dass eine Last an den Ausgang angeschlossen ist. Schließen Sie dann einen Lautsprecher an den Ausgangsanschluss an, messen Sie die Ausgangsspannung des Verstärkers erneut, und der Messwert am Voltmeter ändert sich nicht wesentlich.
Der Unterschied zwischen Last und Leerlauf besteht darin, dass beim Anlegen einer Last Strom aus dem Verstärker kommt und durch den Lautsprecher fließt. Je kleiner die Lastimpedanz ist (je mehr Lautsprecher parallel geschaltet sind), desto mehr Strom zieht die Last aus dem Verstärker und desto größer ist die Gesamtleistung zwischen der Spannungsquelle und der Last
Aus diesem Grund erhöht sich die Gesamtausgangsleistung des Verstärkers normalerweise, wenn mehr Lautsprecher angesteuert werden. Beachten Sie, dass die Ausgangsleistung des Verstärkers erhöht wird, diese erhöhte Gesamtleistung jedoch auf alle angeschlossenen Lautsprecher verteilt wird.
Wenn zwei Lautsprecher parallel geschaltet sind, erhöht sich daher die Gesamtleistung des Verstärkers, aber die jedem Lautsprecher zugewiesene Leistung erhöht sich nicht unbedingt. Tatsächlich wird die einem einzelnen Lautsprecher zugewiesene Leistung geringfügig reduziert. Daher ist es am besten, die Last des Leistungsverstärkers über 4 Ohm zu halten, um den Einfluss des Kabels zu minimieren und den Bedarf des Verstärkers an übermäßigem Strom zu vermeiden.
1. Man geht runter
Die vom Lautsprecher vom Verstärker aufgenommene Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom. Nach dem Energieerhaltungsgesetz muss die gesamte Leistung des Verstärkers ihren Platz haben. Ein Teil der Gesamtleistung erzeugt die mechanische Vibration des Lautsprechers und die verbleibende Leistung wird in Wärme umgewandelt. Die mechanische Vibration des Kegels lässt den Lautsprecher klingen.
Wärmeenergie ist ein nutzloses Nebenprodukt. Daher muss Wärmeenergie wie jeder nutzlose Abfall entsorgt werden. Leider ist die Umwandlung von elektrischer Energie in Schallleistung ein ineffizienter Prozess (normalerweise weniger als 10%), so dass der größte Teil der Verstärkerleistung in nutzlose Wärme umgewandelt wird, die abgeführt werden muss.
Die Leistung eines Lautsprechers beschreibt die Fähigkeit des Lautsprechers, Wärme zu verarbeiten, die durch die Ineffizienz des Energieumwandlungsprozesses verursacht wird. Es geht also zurück zu der erweiterten Definition \"maximale Verlustleistung\", über die wir zuvor gesprochen haben.
Daher ist es falsch, die Lautsprecherleistung mit der Klangleistung zu verknüpfen. Der hohe Verlustleistungswert bedeutet nur, dass die Wärmeableitungskapazität des Lautsprechers stärker ist. Die Leistung selbst erklärt jedoch nicht die Wirksamkeit der vom Lautsprecher erzeugten Schallleistung, und die Wirksamkeit der vom Lautsprecher erzeugten Schallleistung ist der wichtigste Faktor für die Leistung des Lautsprechers.
Die Verlustleistung des Lautsprechers kann erhöht werden, indem die Leistung des Lautsprechers verringert wird, der nur einige Widerstandskomponenten im Lautsprecher hinzufügen muss. Das Ergebnis ist jedoch ein großer Lautsprecherleistungswert, aber ein sehr niedriger Klang, was wir nicht wollen.
Der vom Lautsprecher erzeugte Schalldruckpegel (SPL) hängt enger mit der angelegten Spannung als mit der angelegten Leistung zusammen. Abbildung 3 kann dies deutlich zeigen.
Die Leistung der Sensorlast variiert mit der Frequenz. Obwohl der Schalldruckwert häufig den Eingangsleistungswert als Referenz verwendet, ist es tatsächlich genauer, die Eingangsspannung als Referenz zu verwenden. Tatsächlich bevorzugen Lautsprecher eine flache Spannungsantwort, da in diesem Fall eine gleiche Ansteuerspannung bei jeder Frequenz eine flache Amplitudenantwort in axialer Richtung erzeugt.
Der ideale Lautsprecher kann mit minimaler Leistung den erforderlichen Schalldruckpegel erzeugen. Hochleistungslautsprecher sollten auch weniger Wärme erzeugen. Daher ist die Fähigkeit von Lautsprechern, Hochleistungslaufwerken standzuhalten, nicht wert, sich zu wundern. Denn im Wesentlichen kann diese Fähigkeit keine Vorteile bringen.
Bewundernswert ist die Fähigkeit, mit weniger Eingangsleistung viel Schallleistung zu erzeugen. Denken Sie an den Kraftstoffverbrauch pro Kilometer eines Autos, und Sie werden das Problem der Leistung besser verstehen. Bei der Lautsprecherleistung geht es um das Konzept der Effizienz, nicht um das Konzept des Verbrauchs. Hupenlast und Schnittstellenplatzierung sind beide Methoden zur Steigerung der Lautsprecherleistung. Beide Methoden sind darauf ausgelegt, mehr Schallenergie pro Watt elektrischer Energie zu erzeugen.
2. Angemessene Perspektive
Das Missverständnis der Menschen über die Lautsprecherleistung erstreckt sich auf alltägliche Verhaltensweisen wie die Wahl einer Glühbirne. Es wird allgemein angenommen, dass die Leistung einer Glühbirne eng mit der Lichtleistung zusammenhängt und dass die Helligkeit umso größer ist, je höher die Leistung ist.
Die Glühbirne hat auch einen Parameter namens Leuchtkraft, der zur Beschreibung der Lichtleistung der Glühbirne verwendet wird. Nur wenige Kunden werden sich jedoch auf diesen Parameter beziehen. Wenn daher eine hellere Glühbirne benötigt wird, kaufen die Leute tendenziell eine größere Glühbirne (höhere Leistung). Es ist eine natürliche Idee, diese Annahme auf Sprecher auszudehnen. Beim nächsten Mal können Sie unter der Voraussetzung einer bestimmten Leistungsaufnahme den größten Wert erzielen, indem Sie die Glühbirne mit der höchsten Lichtleistung kaufen.
Die hohe Leistung des Lautsprechers bedeutet nicht, dass der vom Lautsprecher erzeugte Ton groß ist. Im Vergleich zu\"Wow, dieser Lautsprecher kann 5000 Watt Leistung verarbeiten!\" Ist dies in der Tat bedeutungslos. Wenn Sie sich die folgende Frage stellen, ist dies sinnvoller: \"Warum sollte ich einen 5000-Watt-Lautsprecher verwenden, um das Publikum anzusprechen? Kommen Sie mit einem maximalen Schalldruckpegel von 100 dB, ohne einen anderen 100-Watt-Lautsprecher zu verwenden, der auch die Publikum mit einem maximalen Schalldruckpegel von 100 dB?\"
Unter den Lautsprecherleistungsindikatoren ist der maximale Ausgangsschalldruckpegel der aussagekräftigere Parameter. Dieser Parameter wird aus der Empfindlichkeit des Lautsprechers und der maximalen Eingangsleistung berechnet. Lautsprecher mit geringerer Leistung und höherer Empfindlichkeit haben mehr Vorteile als Lautsprecher mit höherer Leistung und geringerer Empfindlichkeit.
Leider hat das Missverständnis der Menschen über die Leistung dazu geführt, dass Lautsprecherhersteller um die Herstellung von Hochleistungslautsprechern konkurrieren. Ein hoher Leistungswert kann den Umsatz fördern, aber eine höhere Effizienz ist der eigentliche Faktor, der die Lautsprecherleistung verbessert.
3. Leistungstest
Es gibt viele Möglichkeiten, die maximale Eingangsleistung eines Lautsprechers zu bestimmen. Diese Methoden haben ihre eigenen Vorteile, haben aber auch einige gemeinsame Attribute. Ein aussagekräftiger Leistungstest muss Folgendes umfassen:
- Breitbandrauschen mit Bandbreitenbeschränkung für den Eingang des zu testenden Geräts
- Messmethode für die Leistungsabgabe zwischen Verstärker und Prüfling
- Eine Metrik zur Beschreibung der Dauer der Verlustleistung der Lautsprecher
--Messen Sie den Schalldruckwert des Lautsprechers (idealerweise)
Die Rauscheingabe verwendet normalerweise rosa Rauschen (gleiche Energie pro 1 / n Oktave). Einige Messmethoden verwenden flaches rosa Rauschen, andere Methoden verwenden gewichtete Signale, um den Inhalt des Musikspektrums zu simulieren. Das letztere Verfahren kann eine höhere Nennleistung erzeugen, da mehr elektrische Energie auf ein niedrigeres Frequenzband übertragen wird. Im Niederfrequenzbereich verbraucht die Sensorstruktur normalerweise mehr Wärmeenergie, da sie schwerer ist.
Um die gelieferte Leistung zu bestimmen, müssen die an das zu prüfende Gerät angelegte Spannung und der Strom überwacht werden. Zur Berechnung der Leistungsübertragung reichen nur die Effektivspannung (Root Mean Square) und die Nennimpedanz der Last nicht aus. Wenn die Wärmeenergie des zu prüfenden Geräts allmählich zunimmt, nimmt die Lastimpedanz allmählich zu, wodurch die von der Last aufgenommene Leistung verringert wird (Leistungskompression).
Wenn der Lautsprecher in der Nähe des Extremwerts des Verlustleistungswerts arbeitet, erhöht die übliche Praxis, die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers zu erhöhen, um die Leistungsaufnahme der Last zu erhöhen, nicht den Schalldruckpegel, kann jedoch die Leistungsübertragung verringern.
Es ist am besten, Dezibel (dh das Verhältnis zu messen) zu verwenden, um die Leistung zu messen. Die Verwendung von Watt wird die Leute irreführen, zu glauben, dass dies mit der Geräteleistung zusammenhängt.
Nehmen wir als Beispiel die aktuelle Situation. Der Schallpegel eines 500-Watt-Dauerlautsprechers ist nur wenig höher (+3 dB) als der eines 250-Watt-Dauerlautsprechers. Es wird davon ausgegangen, dass die Leistung der beiden Lautsprecher gleich ist. Dies bedeutet, dass der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Lautsprechern sehr gering ist, obwohl sie sich in der Leistung stark unterscheiden.
Bei den meisten Leistungstests werden einige Änderungen am rosa Rauschen vorgenommen, um einen kleineren Crest-Faktor zu erhalten. Der Spitzenwert in der Programmtonquelle wird durch eine Übersteuerungsschaltung verringert. Der eigentliche Grund für das Abschneiden der Wellenform besteht darin, dass der Verstärker mehr Leistung an sein Lastgerät liefern kann.
Die maximale Ausgangsleistung von nicht abgeschnittenem rosa Rauschen beträgt ungefähr ein Zehntel der Sinuswellennennleistung des Verstärkers. Das rosa Rauschen nach dem Abschneiden beträgt ungefähr die Hälfte der Sinuswellennennleistung des Verstärkers, was die Verwendung von Verstärkern mit angemessener Größe für Leistungstests ermöglicht. Durch künstliches Abschneiden wird die Wärmeerzeugung des Lautsprechers nicht zu stark verändert, aber der niedrigere Crest-Faktor kann dem Lastgerät des Verstärkers mehr Leistung (höhere Effektivspannung) liefern.
Der kontinuierliche Leistungstest versorgt den Lautsprecher innerhalb eines bestimmten Zeitraums (z. B. 2 Stunden) mit rosa Rauschen mit 6 dB Crest-Faktor. Dies ist ein sehr anspruchsvoller Test für Lautsprecher, da die Schallquelle nicht gestoppt ist und nicht gekühlt werden kann.
Durch Verringern des Arbeitszyklus der Wellenform versucht die Nennleistung des Programms, Musik oder Stimme zu simulieren. Wenn das Tonsignal vom Impulstyp ist, kann zwischen den Impulsen eine gewisse Abkühlung erzielt werden, und das gemessene Gerät kann kurzfristiger mit Strom versorgt werden, bevor eine Beschädigung des Geräts vermieden wird. Viele Hersteller schätzen den doppelten Wert des Dauerleistungswerts als Programmleistung (+3 dB oder das Zweifache ist eine vernünftige Annahme). Der tatsächlich empfohlene Verstärkerleistungswert ist größer als diese beiden Werte.
Eine vernünftige Schätzung besteht darin, die Dauerleistung um +6 dB (4-fach) zu erhöhen. Ausgehend von diesen Definitionen sollte beispielsweise eine vollständige und aussagekräftige Leistungsbeschreibung eines Sprechers lauten:
Maximale Eingangsleistung -200W / 400W / 800W (kontinuierlich, Programm, empfohlene Verstärkergröße)
4. Ähnlicher Vergleich
Sie können jetzt die Probleme sehen, wenn Sie die Leistung verschiedener Lautsprecher vergleichen. Um den korrekten Vergleich zwischen ähnlichen Parametern sicherzustellen, ist viel Forschung erforderlich, und viele Parametertabellen liefern uns nicht genügend Informationen, um auf diese Weise zu vergleichen.
Es besteht keine Gefahr, dem Lautsprecher eine Leistung zuzuführen, die unter der Nennleistung liegt. Tatsächlich ist die Eingangsleistung kleiner als der Nennleistungswert und der Lautsprecher hat eine längere Lebensdauer. Im stabilen und zuverlässigen Betrieb empfehle ich, die Eingangsleistung auf weniger als die Hälfte der Dauerleistung (-3 dB) zu beschränken. Im vorherigen Beispiel bedeutete dies die Verwendung eines 800-Watt-Verstärkers, um eine typische Programmquelle (10 dB bis 14 dB Crest-Faktor) zu liefern, die maximal an den Rand der Übersteuerung gebracht werden konnte.
In diesem Fall liefert der Verstärker eine Leistung von 80 Watt oder weniger an die Lautsprecher, was ein sicherer Wert ist, der unter der Dauerleistung liegt. Da der potenzielle Ausgang des Verstärkers sehr groß ist, müssen Sie bei der Verwendung von Programm-Soundquellen mit niedrigem Crest-Faktor darauf achten, die Lautstärke nicht zu hoch einzustellen, um die Lautsprecher zu beschädigen.
Wenn Sie die Lautstärke eines Soundsystems erhöhen, ist es schließlich auch wichtig zu wissen, wann der kritische Punkt des Systems erreicht ist. Mit jedem 40% igen Anstieg der an den Lautsprecher angelegten Spannung verdoppelt sich die Eingangsleistung und der Schallpegel steigt leicht an (+3 dB).
Denken Sie daran, dass proportionale Gewinnchancen bei Audio wichtig sind. Die Systemlautstärke wird in Schritten von 3 dB erhöht und erreicht schließlich den äußersten Punkt der Wärmeableitung. Erhöhen Sie sich weiter um 3 dB, und es wird der letzte Strohhalm sein, der das Kamel zerquetscht. Wenn der Lautsprecher mit der halben Nennleistung arbeitet, kann sein Schallpegel sehr nahe am Maximum liegen. Daher muss die Leistung nicht erhöht werden, wodurch die Gefahr einer dauerhaften Beschädigung der Lautsprecher besteht.
5. Hohe Leistung ist leicht zu verkaufen, aber hohe Effizienz ist ein besseres Ziel
Die Entwicklung der Automobiltechnologie reduziert den Energieverbrauch und kann Fahrzeuge mit höherer Effizienz und niedrigeren Betriebskosten produzieren. Die Audioindustrie sollte ähnliche Ziele verfolgen und sich bemühen, den erforderlichen Schalldruckpegel mit weniger Verstärkerleistung zu erreichen.
Mit zunehmender Effizienz sollten die Lautsprecher die Energiemenge, die in Form von Wärme abgeführt werden muss, schrittweise reduzieren. Ebenso sollte unsere Faszination für höhere Nennleistungen verschwinden.
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