Boxenleistung bei 8 Ohm bzw. 4 Ohm

[Patrick]

Ich tüftle ja ganz gerne und probiere auch einiges aus. Was mir seit Tagen aber nicht so richtig aus dem Kopf will, weil mir keine Erklärung dazu einfällt, ist folgendes:

Wenn ich 8 Ohm Boxen an meine Endstufe anschließe, bringt die Endstufe 250W. Schließe ich 4 Ohm Boxen an, so bringt sie 425W.

So weit, so gut.

Nun schließe ich an einem Endstufenkanal eine 8 Ohm Box an und an dem anderen Kanal zwei 8 Ohm Boxen parallel (ergibt dann 4 Ohm).

Stelle ich mich genau zwischen dem rechten Kanal (eine Box mit 8 Ohm) und dem linken Kanal (zwei Boxen mit je 8 Ohm parallel), so kommt die Musik immer noch aus der Mitte.

Was ich mich nun frage, warum leistet der linke Kanal mehr, aber die Lautstärke bleibt gleich?
Welchen Sinn bringt es, je zwei Boxen pro Kanal parallel an eine Endstufe anzuschließen, wenn je eine Box genauso laut ist?
Das Ergebnis wäre sicherlich das gleiche, wenn ich zwei Endstufen benutzen würde, oder?

Wo ist hier mein Denkfehler, denn ich kann mir die ganze Sache nicht erklären.

Vermutlich weiß Netwizard oder Mr Popmusik eine plausible Erklärung.

 

[Paul Axthelm]

Hmmmm könnte es sein dass das was mit den Interferenzen zu tun haben kann,die Du auf der Seite höchstwahrscheinlich hast,auf der die 2 Boxen ,evt. übereinander oder neben einander stehen hast ???

Oder sind die Boxen Clusterfähig ? Denke jetzt mal nicht,oder ?

Is jetzt nur ma so ne Idee.

 

[deejaydarkside]

Komisch. Also wenn man mal rechnet, so sieht das wie folgt aus:

425W an 4 Ohm -> Spannung 41.23 Volt, Strom 10.31 Ampère
240W an 8 Ohm -> Spannung 43.82 Volt, Strom 5.48 Ampère

Jetzt gibt es ja das Sprüchlein: Volt mal Ampère gibt in Watt, was der Strom geleistet hat. Oder anders formuliert, müsste die Seite mit den 2 Boxen lauter sein, wenn:

- die Boxen den gleichen Wirkungsgrad haben
- die Boxen keine Interferenzen produzieren (Verpolung?)
- die Endstufe nicht irgendwie das Ganze runter regelt

An sich müsste sogar die Seite mit den 2 Boxen 6dB lauter sein - also beachtlich lauter.

Vielleicht verstehe ich aber auch einfach deinen Aufbau, bzw. deinen Gedankengang nicht.

 

[Patrick]

Meist ist es so, dass eine Endstufe bei 8 Ohm die halbe Leistung von 4 Ohm bringt. Somit wäre die Ausgangsleistung gleich.

Trotzdem stellt sich mir die Frage, warum man zwei Boxen mit 8 Ohm parallel betreiben sollte, wenn doch eine Box mit 8 Ohm dieselbe Leistung bringt?

 

[Netwizard]

Interessantes Experiment.
Tatsächlich sollte sich alleine durch die Verdopplung der Boxen ein Pegelplus von 6dB in der Theorie ergeben.
Rein mechanisch muss der Endstufenkanal mit den zwei Boxen aber auch mehr Membranen bewegen, was bei logischer Überlegung auch mehr "Arbeit" ist und somit mehr Energie verbrauchen sollte.
So explizit habe ich mir das noch nie überlegt.
Dass nur aufgrund von Interferenzen bei Topteilen das Signal so exakt ausgelöscht wird ist unwahrscheinlich. Eher hörst Du einen Kammfiltereffekt beim umherlaufen.
Die Theorie haben wir festgestellt funktioniert ja.
Bei 8 Ohm hat die Endstufe halb so viel Watt wie bei 4 Ohm.
Eine Verdopplung der Boxenanzahl bringt 6dB mehr, wobei es idealerweise immer das gleiche Modell sein sollte.
Also 1/2/4/8/16 Stück.
Natürlich müsste man das ganze mit einem Testsignal messen.
Idealerweise würde der Aufbau so sein, dass Du eine Seite aufbaust, mit einer Box und dann mit dem Testsignal die dB feststellst. Dann stellst Du eine zweite Box dazu und schließt sie an, ohne irgendwelche andere Veränderungen und dann wieder das dB-Meter ablesen.
Dabei spielt aber auch schon die Aufstellung der 2. Box eine Rolle. Ich habe z.B. Topteile die man "Headstacken" kann. D.h. die zweite Box kommt kopfüber auf die erste. Das ergibt dann eine pseudeo D'Appolito Anordnung.
Einen wirklichen "Leistungszuwachs" in Form von Lautstärke würde man aber eher bei Subwoofern feststellen können, weil es bei Topteilen relativ schwierig wird die Schallquellen so nahe zusammenzustellen, dass eine Addition stattfinden kann.
Auch ist der Frequenzbereich bei den Tops so groß, dass man gar nicht so genau weiß auf welche Zielfrequenz man sich festlegen soll. Bei den Subs überlege ich mir eine passende Zielfrequenz und optimiere dann die Aufstellung und ggf. das Setup im Controller der Wellenlänge entsprechend.

 

[80iger-Fan]

Ist zwar schon lange her, habe es mal so gelernt:
Leistung addiert sich, ebenso Widerstände in Reihenschaltung.
Bei 2 Widerständen, die parallel geschaltet sind, halbiert sich der Wert.
Aber Lautstärke kann mann nicht einfach addieren, ist auch ein subjektives Empfinden.
Lautheit kann man auch nicht eindeutig messen.
- paar Werte
+3dB ist eine Verdopplung der Leistung (äquivalent zu Verdopplung der Lautsprecheranzahl)
+6dB ist eine Verdopplung des Schalldrucks
+10dB wird als Verdopplung der Lautstärke empfunden.

Wenn man jetzt von einer idealen Quelle (Verstärker) ausgeht (d.h. er kann unendlich viel Leistung / Strom) liefern,
dann bekommen die Lautsprecher in Parallelschaltung genauso viel Leistung ab, wie, wenn sie einzeln angeschlossen wären.
In der Realität ist die Leistungsabgabe eines Verstärkes aber begrenzt, also können die Lautsprecher maximal diese Leistung
bekommen. Bei Parallelschaltung identischer Lautsprecher eben jeweils genau die Hälfte der Leistung.

Jeder Verstärker ist aber nur begrenzt laststabil, so dass sich die Leistung beim Verringern der Anschlussimpendanz
eben nicht, wie irrtümlich angenommen, steigert. Wenn der Verstärker bei 8 Ohm 250 Watt liefert, dann liefert er bei 4 Ohm nicht 500 Watt sondern nur etwa nur 400 Watt.
Bei Reihenschaltung spielen die Lautsprecher nur genausolaut wie einer allein, brauchen aber weniger Leistung.
Dreht man entsprechend auf, spielen sie natürlich lauter, bis an die Clippinggrenze der Endstufe.

Parallelschaltung: Hier sind identische Lautsprecher ebenfalls alle gleich laut, addieren sich
aber beim Zusammenschalten, so dass es im Umschaltvergleich bei der Parallelverbindung immer den "Boah" Effekt gibt.
Die Clippinggrenze ist aber reduziert, wegen des hohen Stromes, es kann also nicht ganz so weit aufgedreht werden, wie beim Einzellautsprecher und bei der Reihenschaltung.
Die Belastbarkeit der einzelnen Lautsprecher ändert sich aber niemals. Jeder Lautsprecher kann nach wie vor nur mit der
Leistung betrieben werden, für die er ausgelegt ist, z.B. 250 Watt belastet werden...
Daher kann ein 250 Watt Lautsprecher nicht so laut sein, wie ein 400 Watt LS, auch nicht wenn 2 parallel laufen.

Also merke: Beide Lautsprecher bekommen bei Reihen- und Parallelschaltung die gleiche Leistung ab.

Noch etwas Theorie? http://www.sengpielaudio.com/TabelleDerSchallpegel.htm

 

[Patrick]

Also merke: Beide Lautsprecher bekommen bei Reihen- und Parallelschaltung die gleiche Leistung ab.

Genau das ist ja der Punkt:

Warum zwei Boxen parallel schalten, wenn auch eine reicht, da die Leistung gleich ist?

Die Endstufe muss bei 4 Ohm mehr arbeiten. Bei den beiden parallel geschalteten Boxen wird jede Box geschont, weil sie nur die halbe Leistung abbekommt. Von der Lautstärke her gesehen hätte man keinen Vorteil.

 

[bossa]

An sich müsste sogar die Seite mit den 2 Boxen 6dB lauter sein - also beachtlich lauter.

Achtung: Fiese Falle!

6 dB ist falsch. Richtiger sind etwa, real nicht mal ganz, 3 dB. Dieser Erkenntnis kann man sich über zwei Wege nähern:


1. Leistungsbetrachtung.
Jetzt mal Verluste durch Lastbegrenzung außen vor gelassen nehmen wir einen Lautsprecher mit 250 W und zwei Lautsprecher mit 500 W in den Vergleich. Macht eine Leistungsverdopplung.

Mit einer Leistungsverdopplung erreichen wir aber nur eine Schallpegelsteigerung von 3 dB. Frag Sengpiel .

Anders gesagt: Um eine Membran doppelt so stark - also +6 dB - auszulenken (lineare Übertragungskurve, also keine Verluste angenommen) braucht man die doppelte Spannung. Doppelte Spannung an selber Last (bzw. wie hier im Beispiel gleiche Spannung an halber Last) erzeugt doppelten Strom: I = U/R --> 2U/R = 2I. Doppelter Strom UND doppelte Spannung ergeben 4-fache Leistung (P = U x R --> 2U x 2R = 4P) für eine Schallpegelverdopplung um 6 dB. Doppelte Leistung nur 3 dB.


2. Betrachtung von (in-)kohärenter Schallpegeladdition
Bei der Addition von Schallpegel muss man grundsätzlich unterscheiden, was man addiert. Es existieren 2 Extremfälle.

Extremfall 1: 6 dB Schallpegelanstieg - Beide Schallquellen senden ein absolut kohärentes Signal zeitidentisch aus, dass sich exakt überlagert.
Extremfall 2: Vollständige Auslöschung - Beide Schallquellen senden ein absolut kohärentes Signal zeitidentisch, aber exakt verdreht aus, sodass es sich auslöscht.

Bei zwei Lautsprechern, die einfach nur übereinander stehen und zwar ein exakt gleiches und zeitidentisches Signal bekommen, aber keine ebene Wellenfront daraus erzeugen können, wird es stellenweise exakte Überlagerungen geben, stellenweise aber auch nicht. Womit ist erstmal von einem statistischen Mittel einer inkohärenten Schallpegeladdition auszugehen, welche bei ca. 3 dB liegt. Schon allein weil wir hier im Beispiel nicht messen, sondern mit zwei(!) Ohren hören, was spätestens(!) bei Wellenängen unter 34 cm, also etwa 1000 Hz aufwärts deutliche Unterschiede zwischen den Ohren geben kann, die die statistische Bewertung komplexer Signale begünstigen.

Auch hier gibt es ausführliche Studien zu Linearrays, die auch da zeigen, dass die vielbeschworene gebündelte Abstrahlung zwar existent ist, aber bedeutend geringer ausfällt, als oft blumig ausgemalt und im Detail weitaus komplexer betrachtet werden darf.




Summa summarum gehe ich im statistischen Mittel von einer Schallpegelerhöhung von etwa 3 dB aus, bzw. bei Einbeziehung der Verluste (wir haben ja nur 425 W) noch weniger.

Bisher wissen wir, dass das Ganze derzeit nur mit dem Ohr gehört wurde. Vielleicht gab es noch weitere Faktoren, die die Sache ungünstiger gestalteten. Da wäre mal zu schauen, wie viel Unterschied dann noch raushörbar ist, da wir ja wissen, dass nicht 6 dB Schallpegelanstieg als Verdopplung WAHRGENOMMEN werden, sondern 10 dB - wir haben hier wohl nicht mal 3 dB.



Das Dumme an der Sache: Betreibt man die zweite Box mechanisch identisch (selbe Position usw.) mit einem zweiten Verstärker und 425 - 250 = 175 W, sollte das selbe Ergebnis vorliegen.

Warum betreibt man 2 Boxen an einem Verstärkerausgang? Hm. Am ehesten, weil man keinen zweiten hat.

 

[80iger-Fan]

Ich versuche es mal einfacher.

Ich geh mal davon aus, dass deine 8 Ohm LS 250 Watt liefern. Diese können parallel geschalten nicht so laut
sein, als hätten sie die doppelte Leistung.
Hat auch etwas mit Schalldurck zu tun. Größere Lautsprecher haben größere/stärkere Membranden
und größere Spulen. Die schieben daher auch mehr Luft durch den Raum.
Wenn deine 8 Ohm Boxen (250 Watt ?) einen Maximalpegel von z.B.109 dB liefern, dann liefern auch 2 prallel
keinen höheren Pegel.
Und nein, die Endstufe muss nicht mehr leisten, sie ist dafür ausgelegt, dass sie z.B. 425 Watt an 4 Ohm
und z.B. 250 Watt RMS an 8 Ohm liefert.
Man sollte aber bedenken, dass der Verstärker genügen Reserven hat, also ca. 30 Prozent (Faustregel) mehr
an Leistung erbringt, damit er nicht am Limit laufen muss und so nicht ins Clipping kommt.
Also müsste der Verstärker an 4 Ohm, mindesten 650 Watt RMS bringen, um z.B. 2 LS, 8 Ohm, 250 Watt,
parallel geschaltet, anzutreiben.

2 LS parallel kann Sinn machen. Wenn man z.B pro Seite 2 LS aufstellt, um den Raum gleichmäßiger zu beschallen,
oder größere LS zu schwer/ groß sind.

 

[bossa]

Huch, das ist jetzt aber ein auf Missverständnisse beruhendes Kauderwelsch.

Ich geh mal davon aus, dass deine 8 Ohm LS 250 Watt liefern. Diese können parallel geschalten nicht so laut
sein, als hätten sie die doppelte Leistung.

Er sagt ja nicht, dass danach jeder Lautsprecher einzeln mehr leistet, sondern das an einer definierten Reglerposition und damit definierten Ausgangsspannung abzgl. Verluste (deejaydarkside hat es ja bereits angegeben) mit 2 Lautsprechern mehr Gesamtleistung an der Last verbraucht wird und es trotzdem nicht merklich lauter wird.

Hat auch etwas mit Schalldurck zu tun. Größere Lautsprecher haben größere/stärkere Membranden
und größere Spulen. Die schieben daher auch mehr Luft durch den Raum.
Wenn deine 8 Ohm Boxen (250 Watt ?) einen Maximalpegel von z.B.109 dB liefern, dann liefern auch 2 prallel
keinen höheren Pegel.

2 Lautsprecher haben mehr Membranfläche als einer. Aber darum geht es hier ja auch gar nicht.

Und nein, die Endstufe muss nicht mehr leisten, sie ist dafür ausgelegt, dass sie z.B. 425 Watt an 4 Ohm
und z.B. 250 Watt RMS an 8 Ohm liefert.

Ja, also leistet sie an 4 Ohm mehr. Das war doch die Aussage.

Man sollte aber bedenken, dass der Verstärker genügen Reserven hat, also ca. 30 Prozent (Faustregel) mehr
an Leistung erbringt, damit er nicht am Limit laufen muss und so nicht ins Clipping kommt.
Also müsste der Verstärker an 4 Ohm, mindesten 650 Watt RMS bringen, um z.B. 2 LS, 8 Ohm, 250 Watt,
parallel geschaltet, anzutreiben.

Ist richtig, aber hier nicht die Frage.





Edit:
Um noch mal Leistungs- und Schalldruck-Pegel ins Verhältnis mit den angegebenen Werten zu setzen:

log (425 W / 250 W) x 10 = 2,3 dB

Bei 3 dB Schalldruckzuwachs gibt Sengpiel einen empfundenen Lautstärkefaktor von 1,23 an.

Damit wären wir bei 2,3 dB ausgehend vom daraus resultierenden Logarithmusfaktor von ca. 33 beim empfundenen Schallpegel bei einem Faktor von:

10^(2,3/33) = 1,17

Die empfunden 1,17-fache Lautstärke ist halt nicht besonders viel höher...



Schulmathematik anyone?

 

[Patrick]

So viele Antworten, danke erstmal.

Was mich immer noch beschäftigt:

Wo liegt der Vorteil, wenn man zwei Boxen parallel schaltet, wenn bei einer einzelnen Box dieselbe Lautstärke herauskommt?

Ist es nur der Vorteil, dass jede Box der beiden parallel geschalteten Boxen nur die halbe Leistung abbekommt oder gibt es noch andere Vorteile?

Oder anders ausgedrückt:
Sollte man vier Boxen oder zwei Boxen kaufen? Die Gesamtleistung wäre ja gleich

 

[bossa]

Patrick, jetzt erklär noch mal genau:

- Hast du gemessen oder gehört? Wie sicher bist du dir, dass es wirklich gleich laut war?

- Wieso jetzt doch wieder gleiche Leistung? Bei selber Reglerstellung hast du doch nun selbst schon festgestellt: 1 Box = 250 W | 2 Boxen = 425 W. Oder meinst du gleiche ("gehörte") Schallleistung?

 

[deejaydarkside]

Ich bleibe bei +6dB (zumindest bei den tieferen Frequenzen), da bei zwei Lautsprecher des selben Typs mindestens bis 150Hz von einer koheränten Wellenfront auszugehen ist. Darüber wird es Kammfilter geben, die jedoch auch einzelne Frequenzen lauter erscheinen lassen.

Zur Frage, ob 2 Tops pro Seite sinnvoll sind; ja, wenn...

- die Tops Clusterfähig sind (z.B. Linearray)
- wenn die Coverage vergrössert werden soll

Ansonsten ist es Schwachsinn und man sollte statt der Kammfilterfabrik besser pro Seite ein potenteres Top hinstellen.

 

[bossa]

Nein, das ist wirklich falsch.

Ja, bei tiefen Frequenzen hast du ein kohörentes Signal und eine damit bessere Wirkung.

Dennoch hast du auch bei einfacher Leistungsverdopplung an nur einer Box immer nur +3dB.

+6 dB erfordert eine Verdopplung des Hubs der Membran. Dieser ist direkt gekoppelt an den Spannungshub. Doppelte Spannung an gleichem Widerstand führt zu doppelten Strom und damit zu vierfacher Leistung, die für +6 dB Lautstärke nötig ist.

In Formeln:

U/R = I

verdopple ich die Spannung, die an der Spule wirkt habe ich

2U/R = 2I

Daraus ergibt sich die Leistung:

2U * 2I = 4P


Und doppelt so laut empfunden werden ja dann sowieso erst +10 dB


Alles wunderbar unübersichtlich auf sengpielaudio.com dargestellt.

 

[deejaydarkside]

http://www.sengpielaudio.com/Rechner-kohquellen.htm

Genau so wie die +6dB.

 

[bossa]

Aber gehst du bei Patrick von kohärent aus? Ich nicht. Jedenfalls nicht für das hier angeführte Beispiel des Hinstellens, Aufdrehens und Hinhörens.

 

[deejaydarkside]

Aber gehst du bei Patrick von kohärent aus? Ich nicht. Jedenfalls nicht für das hier angeführte Beispiel des Hinstellens, Aufdrehens und Hinhörens.

Das habe ich doch genügend präzise begründet?! Wenn die Boxen nah genug beisammen stehen, wird es bei den tiefen Frequenzen eine kohärente Wellenfront geben. Genau so, wie im letzten Post ausgeführt. Also nicht falsch.

Patrick hat inzwischen sicher ein Foto der Situation gemacht, damit wir hier nicht dumm sterben müssen.

 

[Patrick]

Foto kommt später, habe noch zu tun

 

[deejaydarkside]

Wenn die Boxen bündig nebeneinander stehen dürfte der Frequenzberich bis 700Hz koppel.

 

[Patrick]

So, hier mal ein Bild:

 

[bossa]

Fragen waren noch immer:

Hast du gemessen oder gehört?
Standen die Boxen genau auf-/nebeneinander oder getrennt?

 

[Patrick]

Nur gehört, nicht gemessen. Die Boxen standen aufeinander. Ich war ca. 2m entfernt und genau in der Mitte. Der Sound kam auch genau aus der Mitte.

 

[deejaydarkside]

Was mich wundert - war das Klangbild identisch L/R? Die Seite mit den 2 Tops müsste hörbar anders geklungen haben. Eben untenrum etwas voller und obenrum etwas diffuser & verwaschener. Wenn du mal jemanden dabei hast, könnte man im Wechsel die Boxen anschliessen und trennen, um die klanglichen Unterschiede herauszuschälen.

 

[criwo]

Patrick, mit welcher Belastbarkeit sind denn Deine Boxen angeben? Hast Du bei hoher Lautstärke gehört?
Mal theoretisch betrachtet, mit angenommenen Werten:
- Deine Boxen können 300 W pro Lautsprecher / 8 Ohm
- Dein Amp kann 300 W / 8 Ohm und 500 W / 4 Ohm

Bei einer Parallelschaltung zweier Lautsprecher erhälst Du vom Amp max. 500 W / 4 Ohm, somit sieht jede Box 250 W und ist somit leiser, als eine Einzelbox an diesem Amp.

Ansonsten liegt der Sinn der Verwendung mehrerer Lautsprecher tatsächlich in den meisten Fällen in einer höheren Coverage. Dazu musst Du die Abstrahlcharakteristken der einzelnen Lautsprecher betrachten. Genau, wie es deejaydarkside schon geschrieben hat.
Mehr Lautsprecher für einen reinen Schalldruckzuwachs zu verwenden gilt hauptsächlich für Subwoofer.

 

[Patrick]

Danke für die Antworten