Gibt es eine sinnvolle Größe von Lautsprecherchassis? Wie groß sollte der Übertragungsbereich eines Lautsprecherwegs sein?

Als ich vor einigen Jahren tiefer in das Thema Heimkino eingestiegen war einer der für mich erstaunlichsten Punkte die große Vielfalt an eingesetzten Lautsprecherkonzepten … von klassischen Hifi Lautsprechern über Studiomonitore bis zu PA Lautsprechern und diversen Selbstbauvarianten war alles vertreten.

Ein Thema, das in diesem Zusammenhang auch immer wieder diskutiert wird ist die Größe der Lautsprecherchassis.

Beispielweise findet man bei Subwoofern überwiegend Chassis im Bereich von 12‘‘ bis 18‘‘ Durchmesser, es gibt aber auch noch größere Chassis und diskutiert wird auch immer mal wieder, ob nicht eine größere Zahl kleinerer Chassis Vorteile bieten könnte.

Ebenso finden sich für den Tief-Mitteltonbereich Chassis im Durchmesserbereich von 5‘‘ bis 15‘‘.

Ich habe mir schon des öfteren die Frage gestellt, ob es eine sinnvolle oder gar optimale Größe von Lautsprecherchassis gibt – natürlich je nach Frequenzbereich.

Und da der Frequenzbereich eine wichtige Rolle spielt – wie viele Wege sollte ein Lautsprecher sinnvollerweise haben?

Vielleicht können wir in diesem Thread die verschiedenen Ansichten und Erfahrungen dazu zusammenfassen.

Meine Überlegungen dazu …

Ein Effekt der Größe betrifft die Bündelung, größere Chassis bündeln stärker, kleinere Chassis strahlen breiter ab.

Für einen ausreichenden Maximalpegel bei tiefen Frequenzen ist ein entsprechendes Verschiebevolumen, also Fläche x Hub, erforderlich.

Hier sind größere Chassis im Vorteil, weil sie entsprechend weniger Hub benötigen.

Bis dahin ist das Ganze ziemlich klar.

Ich stelle mir jedoch auch die Frage, ob es für Lautsprecher am anderen Ende des Spektrums, also im Kleinsignalverhalten Limitationen gibt und wie sich die Größe des Übertragungsbereichs auf das Kleinsignalverhalten auswirkt.

Da ich eher moderate Pegel bevorzuge und auch Musik in mittlerer Lautstärke in meinem Heimkinoraum höre sind das für mich durchaus relevante Fragen.

Der Zusammenhang zwischen Luftverschiebevolumen und maximal möglichem Schallpegel eines Lautsprecherchassis kann z.B. mit diesem Berechnungstool ermittelt werden:

https://www.lautsprechershop.de/tools/t_lautsprecher.htm

Die wesentlichen Zusammenhänge sind:

Eine Verdopplung des Verschiebevolumens, z.B. durch eine Verdopplung der Membranfläche oder Auslenkung erhöht den Schallpegel um 6 dB.

Eine Verdopplung der Frequenz reduziert die Auslenkung (bei gleicher Membranfläche) auf ein Viertel.

Damit ergeben sich für verschiedene Chassisdurchmesser folgende Membranauslenkungen in Abhängigkeit von Schallpegel und Frequenz:

(Alle Angaben gelten für Schallpegel in 1 m Entfernung und geschlossene Gehäuse, die Auslenkungen sind in +/-, d.h. halbe Amplitude angegeben.)

Chassis.png

Achtung: Die Auslenkung ist in mikrometer angegeben.

16.000 µm = 16 mm

0,004 µm = 0,000004 mm = 4 nm

Natürlich würde man ein großes Chassis nicht für den Hochtonbereich und ein kleines Chassis nicht für den Tieftonbereich einsetzen.

Ein durchaus realistischer Anwendungsfall ist jedoch ein 15‘‘ Chassis als TMT in einem Zweiwegesystem.

Für ein Signal von 1600 Hz mit einem Pegel von 48 dB entspricht das einer Auslenkung des 15-Zöllers von +/- 4 Nanometern.

Wie verhält sich ein großes Chassis bei so kleinen Auslenkungen?

Konkret gefragt - könnte es sein, dass sich ein großes Chassis bei sehr geringen Auslenkungen weniger präzise verhält?

Interessant ist auch die Betrachtung eines komplexeren Signals, das sich z.B. aus 100 Hz mit 108 dB und 1600 Hz mit 78 dB zusammensetzt.

Nehmen wir dafür ein Zweiwegesystem mit einem 10‘‘ TMT an, damit betragen die Auslenkungen +/- 2,25 mm und +/- 0,000275 mm.

Die Auslenkungsamplitude des 100 Hz Signals ist 8192 mal so groß wie die des 1600 Hz Signals.

Wird die kleine 1600 Hz Schwingung in diesem Fall exakt abgebildet, insbesondere wenn sich das Chassis einmal gerade auf dem Wellenberg der 100 Hz Schwingung, einmal im Wellental oder in der Mitte von beidem befindet?

Wenn ich „mein Gefühl“ zu diesen Fragen zusammenfasse dann würde ich für ein System, das sowohl Grob- als auch Feindynamik „können“ soll, folgende Konfiguration bevorzugen:

Prio 1:

Es sollten mindestens 3 Wege sein damit das Mitteltonchassis nicht auch die hohen Auslenkungen für die tiefen Frequenzen abbilden muss und diese großen Auslenkungen nicht die kleinen Auslenkungen der höheren Frequenzen nachteilig beeinflussen.

Prio 2:

Weder sollten die Chassis zu klein gewählt werden – damit nicht zu große Auslenkungen erforderlich sind – aber möglicherweise auch nicht zu groß.

Z.B. würde ich für einen TMT ein 8‘‘ oder 10‘‘ Chassis als goldene Mitte bevorzugen.

Bei einer mehrfachen Bestückung sind natürlich auch kleinere Chassis möglich.

Bei einem größeren Chassis, z.B. 15‘‘, würde mir die starke (horizontale) Bündelung für den TMT Bereich nicht zusagen und ich hätte Bedenken hinsichtlich des Kleinsignalverhaltens.

Micha

Danke für den Hinweis.

Ich hatte erst in meiner Tabelle die Frequenzen nur um den Faktor 2 je Zeile erhöht und dann die Zahlen nicht korrigiert als ich um den Faktor 4 erhöht habe, deshalb waren die Werte bei Frequenzen größer als 25 Hz falsch.

Jetzt sollte es stimmen (passt auch mit der Überprüfung des Berechnungstools bei lautsprechershop.de).

Damit sind die Auslenkungen bei hohen Frequenzen noch viel kleiner ...

Zitat von FoLLgoTT

Aber falls du auf sowas wie einen "Losbrechmoment" (genauer: Haftreibung), von dem immer wieder gesprochen wird, hinaus willst. Das halte ich für Quatsch. Dann müsste es ständig knacksen, weil ein ruckartiger Sprung der Membran hochfrequente Anteile im Signal erzeugen würde.

Das würde ich auch nicht erwarten.

Wie schaut es mit der Homogenität der elektromagnetischen Felder aus?

Könnten diese dadurch beeinflusst werden da z.B. eine Spule aus diskreten Wicklungen besteht?