Wirkungsgrad und Kennschalldruck dB/W/m Umrechnung boxen box Schall sound sensitivity 1 watt = 2,83 volt - sengpielaudio
 
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● Lautsprecher-Wirkungsgrad im Vergleich zum Kennschalldruckpegel ●
Lautsprecher-Wirkungsgrad (efficiency) und Kennschalldruck (sensitivity) sind nicht das Gleiche.
 
Umrechnung von Kennschalldruckpegel in dB/W/m und
Wirkungsgrad in Prozent bei passiven Lautsprechern (sensitivity)
 
Ein Lautsprecher wandelt elektrische Leistung in akustische Leistung
Ein "akustischer Verstärker" wird "Lautsprecher" genannt.

In den Lautsprecherdaten ist nie ehrlich der "Wirkungsgrad in Prozent" angegeben,
sondern immer der Kennschalldruckpegel in dB pro 1 W in 1 m Abstand.

Bei einem 8-Ohm-Lautsprecher erzeugt eine Spannung von 2,83 Volt genau 1 Watt.

 
Lautsprecherhersteller bezeichnen ihre in "dB/W/m" als Kennschalldruck gemessenen
Daten unrichtig mit "Wirkungsgrad" und stiften damit einige Verwirrung.

 
Man bekommt einen Schock, wenn man erfährt, wie ineffizient die Umwandlung der elektrischen Leistung
Pe des Verstärkers in die abgestrahlte (akustische) Schallleistung Pak des Lautsprechers wirklich ist.
Der "Wirkungsgrad" ist nur etwa 2 Prozent.
 
 
 
Der Wirkungsgrad kann nicht dasselbe sein, wie der Kennschalldruck.
 

Der Wirkungsgrad lässt sich jedoch in den Kennschalldruckpegel und zurück umrechnen:

 
 Kennschalldruckpegel dB  / 1 W und 1 m    |   Wirkungsgrad  
    |  
             |           
    |  
Wirkungsgrad     |  Kennschalldruckpegel dB   / 1 W und 1m 
in Prozent     |  
 
 
Kennschalldruckpegel in dB = 112 + 10 log (Wirkungsgrad)
 
Wirkungsgrad = 10(Kennschalldruckpegel in dB − 112)/10
 
 
Lautsprecherdaten
Wirkungsgrad in Prozent Kennschalldruckpegel
0,2 20 % 105 dB
0,1 10 % 102 dB
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
0,001 0,1 % 82 dB
 
105 dB ist sehr leistungsstark und 82 dB ist sehr leistungsschwach
 
Kennschalldruckpegel und Wirkungsgrad in Prozent

Der Kennschalldruck bei einem Lautsprecher ist der mittlere Schalldruck zwischen 125 Hz (250 Hz) und 4 kHz (8 kHz) in einem definierten Abstand - beim Anlegen einer konstanten Spannung - gemessen in dB pro Watt und Meter. Meistens ist die Spannung dabei konstant 2,83 Volt, der Abstand 1 Meter, bei 8 Ohm Nennimpedanz.
Zum Beispiel ist der Kennschalldruck eines guten 8-Ohm-Lautsprechers:
92 dB / 2,83 Volt / 1 Meter. Hierbei ist die Leistung
P = U2 / R = 2,832 / 8 = 1 Watt. Bei einem 4-Ohm-Lautsprecher erzeugt das dann 2 Watt. Um auf den Vergleichswert von 1 Watt zu kommen, sind dann vom Kennschalldruck 3 dB abzuziehen.
Es handelt sich also nicht um den Wirkungsgrad, wie er häufig unrichtig in den Datenblättern genannt wird, sondern eben um den Kennschalldruck.
Den sehr geringen wirklichen Wirkungsgrad von Lautsprechern traut sich kein Hersteller anzugeben. Übliche Werte liegen nämlich für Hifi-Lautsprecher und Studiomonitore zwischen 0,2 % bis maximal etwa 2 % - das sind also Wirkungsgradwerte von 0,002 bis 0,02.

 
Es gibt keinen Zusammenhang zwischen dem sogenannten Wirkungsgrad (Kennschalldruck, Empfindlichkeit) und der Klangqualität. In Verbindung mit der Maximalbelastbarkeit kann man von der Empfindlichkeit auf die Maximallautstärke schließen.
Bisweilen wird auch die Bezeichnung Kennempfindlichkeit (Sensitivity) in dB/W/m verwendet.

 
Woher kommen die 112 dB in der obigen Formel?
Der 0-dB-Bezugspegel für Schall lautet 10−12 Watt. Ein akustisches Watt entspricht demnach 120 dBSPL.
Die Norm-Messung der Lautsprecher erfolgt mit einer unendlichen Schallwand, also einer Abstrahlung in den Halbraum mit einem Messabstand
r = 1 m.
Der resultierende Faktor 2 ·
π · r2 (Oberfläche einer Halbkugel) entspricht −8 dB. Somit ergibt sich für einen Wirkungsgrad von 1 = 100 % ein Kennschalldruckpegel von
120 − 8 = 112 dB.

 
Diese Berechnung gilt unter der Annahme, dass der Lautsprecher halbkugelförmig abstrahlt, also Abstrahlung in den Halbraum, entsprechend dem Raumwinkel = 2π sr (Steradiant).
Ansonsten geht der Bündelungsgrad
γ bzw. der Faktor Q mit ein.
Vollkugel
Q = 1, Halbkugel Q = 2, Viertelkugel Q = 4 und Achtelkugel Q = 8.

Der Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad ist allgemein das Verhältnis von abgegebener Leistung (Pab = Nutzleistung = Nutzen) zu zugeführter Leistung
(
Pzu = Nennleistung = Aufwand).
Zwischen der elektrischen Leistung
Pe des Verstärkers und der emittierten Schallleistung Pak des Lautsprechers ist zu unterscheiden.
 
Akustischer Wirkungsgrad η (eta) eines Lautsprechers:
Wirkungsgradformel
 
Bitte beachten: Lautsprecher produzieren keine Leistung, das machen Verstärker. Ein Lautsprecher mit 1000 Watt ist zwangsläufig nicht effizienter als ein Lautsprecher mit 50 Watt.

 
Abgegebene akustische Leistung Pak   Watt 
 Aufgenommene elektrische Leistung Pe   Watt 
 
                                   
 
Akustischer Wirkungsgrad η   -
η in Prozent    %
 

Auto-Freaks suchen dringend für ihre "Boxen", womit Lautsprecher gemeint sind:
Red Power Dot Die großen Leistungsformeln
oder zeitgemäßer ausgedrückt "Die Mega Power-Formeln."

Zur hohen Lautstärke von Lautsprechern sollte man wissen:
Wieviel dB ist denn zweimal (doppelt, halb) oder dreimal so laut?

Studio-Monitore haben einen geringen Wirkungsgrad um 1%, aber immer eine hohe wenig verfärbte Wiedergabequalität des Klangs.
 
Wer Lautsprecher mit hohem Wirkungsgrad als Party-Boxen sucht, der sollte unbedingt auch an Leistungsanpassung und an Megaphone denken. Megaphone haben immer einen recht hohen Wirkungsgrad von mehr als 10 %, aber eben mit den unschönen klirrend verfärbten Verzerrungen. Das hat aber Durchsetzungskraft - also "Brüll" und klingt nach "Power".
Megaphon mit hohem Wirkungsgrad

Wenn man noch mehr Wirkungsgrad vom Brüllhorn erwartet, muss man an Sirenen und das Martinshorn *) von Rettungsfahrzeugen denken; nur ist der hierbei übertragene Frequenzbereich sehr eng. *) Tabelle der Schallpegel

Polizei mit sehr hohem Wirkungsgrad

Extremer Schalldruck als "Sport":
 
"dB Drag Racing" ist ein Wettbewerb bei dem ausgezeichnet wird, wer den lautesten Schall in seinem Fahrzeug mit einem Auto-Soundsystem erzeugt. Der Rekord liegt derzeit über 177 dB-SPL. Mit diesen Anlagen wird dabei nicht etwa übliche breitbandige Pop-Musik, wie Black Metal oder Gangsta Rap wiedergegeben, sondern eine einzelne (!) Tonfrequenz. Nur so kann ein extrem hoher Wirkungsgrad überhaupt erreicht werden; siehe Martinshorn.
 
Der "Sensitivity-Wert" in dB sollte nicht mit der Angabe der "Maximallautstärke"
verwechselt werden.
 
Preiswerte Lautsprecher mit hohem Sensitivity-Wert klingen häufig schlechter als gleich teure mit niedrigerem Wert. Man muss also abwägen, ob man sein Geld eher in einen besseren Studio-Sound oder für große Party-Lautstärke investiert.

 
Die Lautsprecherwerbung redet vollmundig immer von hohem Wirkungsgrad, traut sich aber nie einen wirklich handfesten Prozentwert dazu anzugeben.
Demnach scheint es einfach keine Lautsprecher mit niedrigem Wirkungsgrad zu geben.

Übliche Aufgabe: Zu berechnen ist der maximale Schalldruckpegel eines Lautsprechers in 1 m Abstand, wenn der Kennschalldruckpegel von 98 dB / 1 W / 1 m
und eine Belastbarkeit von 300 Watt angegeben ist.

Lösung: Bei 1 Watt hat man 98 dBSPL in 1 m Entfernung.
Bei 300 W sind das 10 · log 300/1 = 24,77 dB mehr, also das sind 122,77 dBSPL.

Übrigens nimmt der Schalldruck nicht quadratisch mit der Entfernung von der
Schallquelle ab - auch nicht in der Nähe von Subwoofern. Das ist ein Märchen.

 
http://www.sengpielaudio.com/FalscheAbnahmeDesSchalldrucks.htm
http://www.sengpielaudio.com/FalscheAbnahmeDesSchalldrucksMitEntfernung.pdf

Manchmal ist der Wirkungsgrad anstatt in Prozent auch in dB angegeben.

Einfach den Wert links oder rechts eingeben.
Der Rechner arbeitet in beiden Richtungen des
 ↔ Zeichens.
Die Dämpfung in dB ist mit einem Minuszeichen einzugeben.
Bei Dezimal-Eingabe ist stets der Punkt zu verwenden.

 
Prozentwert k   %  ↔  Dämpfungswert ak dB
Klirraktor Klirrdaempfung
100 Prozent = 1 ≡ 0 dB
 
Boxen ist eher als harte Sportart bekannt,
denn als Lautsprechergehäuse.
 

Dezibel in Prozent Umrechner

Schallpegel-Vergleichstabelle - Skala: Dezibel (dB)

Lautsprecher:
Schalldruckpegel und Verstärkerleistung

 
Kennschalldruck in dB bei 1 Watt und 1 m  dB/W/m
Verstärkerleistung je Lautsprecher  Watt
Anzahl der Lautsprecher  Stück
Abstand zu den Lautsprechern  Meter
 
                     
 
Erzeugter Schalldruckpegel  dB
 
Bei Dezimal-Eingabe ist stetsder Punkt zu verwenden.
Eine Schalldruckerhöhung um etwa 10 dB wird als Verdoppelung der Lautstärke empfunden.
 
Eine Verdopplung des Hör-Abstands vom Lautsprecher gibt eine Verringerung des Schalldrucks um 6 dB. In der Praxis, d. h. in einem Zimmer mit harten Wänden, wird sich der Schalldruck weniger verringern. Eine Verdoppelung der Anzahl der Lautsprecher gibt eine Erhöhung des Schalldrucks um 3 dB.

Einfache akustische Strahler

Lautsprechertypen

Elektroakustischer Übertragungsfaktor

Der elektroakustische Übertragungsfaktor für Schallsender, also für Lautsprecher. Größe zur Angabe des Frequenzbereichs, den ein reversibler Schallwandler übertragen kann. Für einen Lautsprecher als Schallerzeuger ist der elektroakustische Übertragungsfaktor das Verhältnis von abgestrahltem Schalldruck im Abstand von 1 m zur am Schallwandler anliegenden Spannung.
 
Elektroakustischer Übertragungsfaktor Bs = pr / U in Pa/V
 
Bs = Elektroakustischer Übertragungsfaktor des Senders in Pa/V
pr = Schalldruck Pa im Abstand von r = 1 m
U = Spannung am Lautsprecher in Volt
 
Bezugsübertragungsfaktor für Schallquellen: Bs0 = 0,1 Pa/V

 
 Kennschalldruckpegel  dB/Watt/m 
Verstärkerleistung  Watt
 
     
 
 "Lautstärke" ("Lautheit")  dB
 
Ist mit dem üblichen Wort "Lautstärke" bzw. "Lautheit" eigentlich der Lautstärkepegel, der Lautheitspegel, der Schalldruckpegel, der damit proportionale Spannungspegel, der Schallintensitätspegel, der Schallleistungspegel, der Schallenergiedichtepegel oder gar der A-bewertete oder der C-bewertete Schallpegel gemeint?
Es geht hier um die
Pegeldynamik der Amplituden.
Die subjektiv empfundene Lautstärke und der künstliche Begriff Lautheit sind Begriffe der Psycho-Akustik, welche die Wahrnehmungsstärke des Schalls durch unser Gehör beschreiben. Das ist nicht einfach zu verstehen.
Die Lautheit eines Störgeräuschs wird in Sone angegeben. Der Lautstärkepegel eines Störgeräuschs wird in Phon angegeben. Der Lautheit 1 Sone entspricht dem Lautstärkepegel 40 Phon, das sind 40 dB-SPL bei einem Sinuston von 1000 Hz.
Kurt Tucholsky schrieb treffend: "Der eigene Hund macht keinen Lärm - er bellt nur" und "Lärm ist das Geräusch der anderen".
 
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