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Lautsprecherempfindlichkeit und SPL

Berechnet den Lautsprecher-SPL bei beliebiger Leistung und Entfernung aus der Nennempfindlichkeit (dB/W/m).

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Formel

SPL = S + 10·log₁₀(P) − 20·log₁₀(d)

S— Sensitivity (dB/W/m) (dB)
P— Power (W)
d— Distance (m)

Wie es funktioniert

Die Lautsprecherempfindlichkeit (gemessen in dB SPL/1 W/1 m) beschreibt, wie effizient ein Lautsprecher elektrische Leistung in akustische Leistung umwandelt. Die Standardmessung erfolgt mit 1 W rosafarbenem Rauschen (entspricht 2,83 V in 8 Ω) in einer Entfernung von 1 m auf der Achse. Bei einer Empfindlichkeitsbewertung S ergibt das Anwenden der Potenz P einen SPL von S + 10·log( P) bei 1 m. Das Gesetz der umgekehrten Quadrate ergibt dann den SPL im Abstand d: SPL (d) = S + 10·log Jede Verdoppelung der Leistung addiert ~3 dB; jede Verdoppelung des Abstands subtrahiert ~6 dB. Lautsprecher mit hoher Empfindlichkeit (>92 dB/W/m) benötigen weniger Verstärkerleistung, um laute Hörpegel zu erreichen, wohingegen Lautsprecher mit niedriger Empfindlichkeit (<86 dB/W/m) bei gleicher Ausgangsleistung mehr Leistung benötigen.

Bearbeitetes Beispiel

Lautsprecherempfindlichkeit: 89 dB/W/m. Verstärker: 50 W. Hörabstand: 3 m. SPL bei 1 m mit 50 W: 89 + 10 · logarithmus (50) = 89 + 17,0 = 106,0 dB SPL bei 3 m: 106,0 − 20 · log( 3) = 106,0 − 9,5 = 96,5 dB Das ist ein lauter Hörpegel (Spitzenwerte auf Konzertniveau). Um zu überprüfen, ob eine niedrigere Leistung für gelegentliches Hören bei 85 dB in 3 m Entfernung ausreicht: Erforderlicher Schalldruck bei 1 m = 85 + 9,5 = 94,5 dB Erforderliche Leistung = 10^ ((94,5 − 89)/10) = 10^0,55 ≈ 3,5 W Für ein angenehmes Hörerlebnis werden nur 3,5 W benötigt, sodass ein 50-W-Verstärker über diesem Pegel einen Headroom von ~11,5 dB bietet.

Praktische Tipps

  • ✓Für ein Heimkino mit einem Hörabstand von 3 m kombinieren Sie einen 90-dB/W/m-Lautsprecher mit einem 100-W-Verstärker, um Spitzenwerte von ~110 dB mit einem Headroom von etwa 7 dB über 100 dB Programmpegel zu erreichen.
  • ✓Jede Lautsprecherempfindlichkeit von +3 dB halbiert die erforderliche Verstärkerleistung — ein Upgrade von einem 88 dB/W/m-Lautsprecher auf einen 94 dB/W/m-Lautsprecher reduziert die benötigte Leistung um den Faktor 4.
  • ✓Die Empfindlichkeitsspezifikation ist in der Regel ein Durchschnitt im mittleren Band. Prüfen Sie den gesamten Frequenzgang, um etwaige Einbrüche an der Frequenzweiche oder am Bassabfall zu erkennen.

Häufige Fehler

  • ✗Verwechseln Sie dB/W/m mit dB/2,83 V/m — Hersteller bewerten 4-Ω-Lautsprecher manchmal mit 2,83 V, was in Wirklichkeit 2 W auf 4 Ω entspricht, wodurch die Empfindlichkeitszahl künstlich um ~3 dB erhöht wird.
  • ✗Anwendung der 6-dB/Distanzregel in hallenden Räumen — das Gesetz der umgekehrten Quadrate gilt nur unter Freifeldbedingungen (reflexionsarm). In einem reflektierenden Raum fallen die Pegel langsamer über den „kritischen Abstand“ hinaus, in dem direkte und hallende Felder gleich sind.
  • ✗Das Clipping des Verstärkers wird ignoriert — bei Empfindlichkeitsberechnungen wird von einer unverzerrten Ausgabe ausgegangen. Ein Clipping bei Nennleistung führt zu harmonischen Verzerrungen, die Hochtöner auch unterhalb der Nennleistung beschädigen können.

Häufig gestellte Fragen

Die meisten Heim-HiFi-Lautsprecher liegen zwischen 85 und 92 dB/W/m. Audiophile Lautsprecher mit hohem Wirkungsgrad können 97—105 dB/W/m erreichen (horngespeiste Designs), während Subwoofer häufig im Bereich von 82—88 dB liegen.
Die Dezibelskala ist logarithmisch: +3 dB entsprechen einer Verdoppelung der Schallleistung (10·log( 2) ≈ 3,01 dB). Unsere Wahrnehmung von Lautstärke ist ebenfalls logarithmisch — ein Anstieg um +10 dB wird als etwa doppelt so laut empfunden, was eine zehnmal höhere Verstärkerleistung erfordert.
Bei zwei identischen Lautsprechern, die parallel geschaltet sind (Halbierung der Impedanz, Verdoppelung der Leistung auf dieselbe Impedanz), erhöht sich der Gesamtschalldruck um ~3 dB. Bei zwei Lautsprechern in einer Stereoanlage, die jeweils unabhängig voneinander angesteuert werden, erhöht sich die akustische Summe am Hörsitz je nach Raumbedingungen um etwa 3—6 dB.

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