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Die KlangBild Serie 1978 - "Die DIN 45 500"
Der Lautsprecher (KlangBild Heft 05/1978)

Die DIN 45500 war eine Norm, die viele Kontrversen hervorgebracht hatte.
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DIN 45500 - IM SPIEGEL DER NORM - Teil XIV

Von der Ermittlung der verschiedenen Schalldruckkurven bei einer Lautsprecherbox, vom Begriff der Betriebsleistung und von der Möglichkeit, verschiedene Boxen auch in den eigenen vier Wänden miteinander zu vergleichen, war im vorhergehenden Beitrag die Rede.

Im nachfolgenden Artikel sollen nun die restlichen Punkte von „Blatt 7" der Hi-Fi-Norm behandelt werden. An der Reihe ist Punkt 2.4. Er befaßt sich mit den nichtlinearen Verzerrungen (ausgedrückt durch den in Prozent angegebenen Klirrgrad) eines Lautsprechers, die ein bestimmtes Maß nicht überschreiten dürfen.

Wie beispielsweise eine Verstärkerschaltung hat auch eine Lautsprecherbox die Neigung, den von ihr zu „verarbeitenden" Frequenzen selbst produzierte Oberschwingungen (Oberwellen) hinzuzufügen. Der Gehalt dieser Oberwellen - oder nichtlinearen Verzerrungen - ist der erwähnte Klirrgrad, auch als Klirrfaktor bezeichnet.

Überschreitet der Klirrgrad einen bestimmten Prozentsatz, so machen sich die resultierenden Klangverfälschungen als hörbare Verzerrungen bemerkbar. Die Norm verlangt daher, daß bei Lautsprechern (Lautsprecherboxen) der Klirrgrad im Frequenzbereich zwischen 250 Hz und 1 kHz höchstens 3 Prozent betragen darf, daß er zwischen 1 kHz und 2 kHz stetig auf 1 Prozent abfallen muß und daß er diesen Wert bei keiner Frequenz oberhalb 2 kHz überschreiten darf.
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Ziemlich günstige Konditionen

Für die Klirrgradmessung definiert die Norm bestimmte Bedingungen: Im Bereich zwischen 250 Hz und 1 kHz wird der Klirrgrad bei der sogenannten Betriebsleistung (vgl. Beitrag im April 78-Heft) gemessen. Die Messung im Bereich von 1 kHz bis 2 kHz erfolgt bei einer zugeführten Verstärkerleistung, die um 3dB unter der Betriebsleistung liegt.

Bei der Klirrgradmessung im Bereich oberhalb 2 kHz liegt die zugeführte Verstärkerleistung sogar um 6dB unter der Betriebsleistung. Da es sich im vorliegenden Fall um Leistungen handelt, bedeutet 3dB bzw. 6dB unter Betriebsleistung eine Verminderung der zugeführten Leistung auf die Hälfte bzw. auf ein Viertel der in Frage kommenden Betriebsleistung.

Weiter sagt die Norm, daß vereinzelte (höchstens jedoch drei) über die Toleranzgrenze hinaustretende Klirrfaktorspitzen nicht berücksichtigt werden. Dazu ist zu bemerken, daß diese „Ausnahmegenehmigung" insofern berechtigt ist, als derartige vereinzelte Spitzen sich gehörmäßig nicht weiter auswirken.

Dem aufmerksamen Leser wird jetzt aufgefallen sein, daß die Norm keine Klirrgradbegrenzung für den Frequenzbereich unterhalb 250 Hz vorschreibt. Ihr Kommentar dazu besagt, daß unterhalb dieser Frequenz der Klirrgrad für die Beurteilung von Lautsprechern weniger geeignet sei. Auch das ist korrekt; es hängt mit der zu tiefen Frequenzen hin nachlassenden Empfindlichkeit unseres Gehörs zusammen.
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Zu große Sprünge nicht erlaubt

Der folgende Punkt 2.5 befaßt sich mit den sogenannten Ausgleichsvorgängen. Diese äußern sich vor allem durch Sprünge in der Frequenzübertragungskurve im Bereich zwischen 50 Hz und 250 Hz. Hier darf der Anstieg der Übertragungskurve an keiner Stelle mehr als 12dB pro Oktave (12dB/oct.) betragen. Dazu am besten gleich ein Beispiel:

Der Unterschied zwischen einer Frequenz von 80 Hz und einer solchen von 160 Hz ist genau eine Oktave, und zwischen diesen 80 Hz und 160 Hz darf der durch die Übertragungskurve angegebene Schalldruckpegel sich um höchstens das Vierfache (12dB) erhöhen. Gute Hi-Fi-Boxen weisen derart große Pegelsprünge im unteren Frequenzbereich natürlich nicht auf.

Kommen wir zu Punkt 2.6, demzufolge der Nennscheinwiderstand(d. h. der sich mit der zugeführten Frequenz verändernde Wechselstromwiderstand, auch Impedanz genannt) einer Lautsprecherbox bei keiner Frequenz innerhalb ihres Übertragungsbereiches um mehr als 20 Prozent unter der angegebenen Impedanz liegen darf.

Die Impedanz einer 4Ohm- Box darf also bei keiner Frequenz kleiner als 3,2 Ohm sein; bei einer 8Ohm- Box wäre der entsprechende Wert 6,4 Ohm.

Diese Normforderung ist deshalb wichtig, weil bei transistorbestückten Verstärkern (genauer: Endverstärkern) ein noch weitergehendes Absinken der Impedanz einen teilweisen Kurzschluß bedeuten kann, der seinerseits eine Überlastung mit möglicher Zerstörung der Endstufen-Transistoren zur Folge haben könnte.
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Etwas zuviel schadet nicht

Um wieviel die Impedanz einer Lautsprecherbox über der Nennimpedanz liegen darf, darüber sagt die Norm nichts aus. In der Tat darf sie theoretisch beliebig weit über dem Nennwert liegen, denn eine Überschreitung dieses Wertes stellt ja nicht den eben geschilderten „Ernstfall" für einen Transistorverstärker dar.

Bei einer merklich zu hohen Impedanz reagiert dieser allenfalls mit einem Leistungsabfall. Da auch das natürlich nicht im Sinne des Erfinders ist, hält sich bei den meisten HiFi-Boxen die Überschreitung des Wertes für die Nennimpedanz in Grenzen. Sie kommt aber als solche häufig vor - häufiger als eine Unterschreitung.

Unter Punkt 2.7. von „Blatt 7" der DIN 45 500 wird die Belastbarkeit einer Lautsprecherbox behandelt. Die Norm unterscheidet hier zwischen der Nennbelastbarkeit und der Spitzenbelastbarkeit, im Normtext Musikbelastbarkeit genannt.

Die Nennbelastbarkeit ist - wenn man so will - eine Art Gegenstück zur Dauerton-Ausgangsleistung (Sinusleistung) eines Verstärkers. Bei der Nennbelastbarkeit wird angegeben, welche Verstärkerleistung in Watt eine Box für eine bestimmte Zeit verkraften kann, ohne daß sie hörbar verzerrt bzw. die Lautsprecher-Schwingspule oder -Membran anstößt.

Schon gar nicht darf es etwa zu einer Zerstörung der Schwingspule kommen. Einen Mindestwert für die Nennbelastbarkeit eines Lautsprechers (einer Lautsprecherbox) fordert die Norm nicht.
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Die Belastbarkeit - kein Problem mehr

Aus der Forderung der DIN 45 500 an Verstärker (Sinusleistung mindestens 10 Watt, bei Stereo mindestens 2x6 Watt) läßt sich jedoch indirekt ableiten, daß die Nennbelastbarkeit einer HiFi-Box sich zumindest an den vorgenannten Werten orientieren sollte.

Solche Belastbarkeiten zu realisieren ist heute für keinen Boxenhersteller mehr ein Kunststück. Ermittelt wird die Nennbelastbarkeit, indem ein aus Rauschen bestehendes Signal, von einem Verstärker gebührlich verstärkt, auf die Boxen gegeben wird. Es wird also - im Gegensatz zur Ermittlung der Dauertonleistung eines Verstärkers - kein sinusförmiges Signal (reiner Sinuston) verwendet.

Dagegen werden Sinustöne verwendet, um die sogenannte Musikbelastbarkeit einer Lautsprecherbox zu ermitteln. Sie dienen als Hilfsmittel zum Erfassen des maximal zulässigen Leistungswertes für impulsartige Belastungen, wie sie von Sprach- und Musiksignalen auf die Box ausgeübt werden.

In der Praxis geht die Prüfung so vor sich, daß der Lautsprecher bzw. die Lautsprecherbox von 250 Hz abwärts bis zur unteren Grenzfrequenz mit den schon erwähnten Sinustönen bei verschiedenen Leistungen kurzzeitig - bis maximal 2 Sekunden - betrieben wird. Als Musikbelastbarkeit gilt dann der Wert für die Verstärkerleistung, die der Lautsprecher oder die Box verträgt, ohne daß die weiter oben geschilderten Störungen bzw. Verzerrungen auftreten.
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Auch Spitzenlasten werden verkraftet

Im Gegensatz zum Fehlen eines geforderten Zahlenwerts für die Nennbelastbarkeit erwähnt die Norm einen Mindestwert für die Musikbelastbarkeit: 10 Watt soll er betragen.

Beim heutigen Stand der Technik mutet auch diese Normforderung ziemlich gnädig an, gibt es doch mittlerweile Regalboxen relativ bescheidener Abmessungen, deren Musikbelastbarkeit über 100 Watt beträgt.

Da solche Boxen oft sehr stark gedämpft sind, versteht es sich, daß sie an zu schwachbrüstigen Verstärkern nicht so recht zur Entfaltung kommen können. Über der Spitzenbelastbarkeit (Musikbelastbarkeit) einer Lautsprecherbox sollte man allerdings nicht ihre Dauerbelastbarkeit (Nennbelastbarkeit) vergessen. Diese sollte zum allermindesten halb so groß sein wie die Spitzenbelastbarkeit.

Der Rest der Normforderungen an Lautsprecher ist mehr oder minder eine Formsache. Punkt 3.1 von „Blatt 7" schreibt vor, daß die Lautsprecherboxen mit Steckverbindungen nach DIN 41 529 - also den allgemein bekannten DIN-Lautsprechersteckern - versehen sein müssen.

Dies gilt aber nur für den Fall, daß die zulässigen Belastungen nicht andere Anschlüsse erfordern. In der Tat hat es der dünne runde Stift des DIN-Steckers schon schwer, wenn es gilt, die manchmal sehr starken Ströme zu leiten, die bei Verstärkerleistungen von 80, 120 oder noch mehr Watt fließen.

Nicht ohne Grund verwenden daher viele ausländische Spitzengeräte beispielsweise Klemmanschlüsse, die mehr Kontaktfläche bieten und die Verbindungen mechanisch sicherer machen.
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Anschlußwerte und sonstige Angaben

Punkt 3.2 hat es noch einmal mit dem bereits behandelten Nennscheinwiderstand. Er besagt, daß für diesen bevorzugt die Werte 4 Ohm oder 8 Ohm zu verwenden sind. Bekanntlich weisen die hierzulande hergestellten Boxen in der Mehrzahl eine Impedanz von 4 Ohm auf, während z. B. japanische oder amerikanische Boxen zumeist 8 Ohm Impedanz haben.

Es gibt auch Zwischenwerte, doch sind diese ebenso selten wie Werte von über 8 Ohm, also z. B. 16 Ohm. Auf derart hohe Werte sind nämlich die heutigen Transistorverstärker nicht ausgelegt. Sie entwickeln ihre Maximalleistung entweder an 4 Ohm oder - weniger häufig - an 8 Ohm Last. Man kann dies dem Datenblatt entnehmen, und je nachdem sollte man dann möglichst die Impedanz der Box wählen.

Jetzt bleiben nur noch zwei Punkte von „Blatt 7" übrig - nämlich 4 und 5. Beide handeln von den anzugebenden Eigenschaften. Gemäß Punkt 4 müssen „am Gerät" (in der Praxis: an der Lautsprecherbox) der Name oder das Zeichen des Herstellers, die Typenbezeichnung des Lautsprechers (der Box), der Nennscheinwiderstand (also die Impedanz), die Nennbelastbarkeit und die Musikbelastbarkeit angegeben werden.

Und laut Punkt 5 sind „anzugeben" (was z. B. im Datenblatt erfolgen kann) der Übertragungsbereich, die Übertragungskurve in der Bezugsachse, die Bezugsachse selbst gemäß Punkt 2.1 der Normforderung, die Aufstellungsart und die Betriebsleistung der Box. Soviel zu dem, was die Norm von Lautsprechern bzw. Lautsprecherboxen verlangt.

Joachim Stiehr im Mai 1978 KlangBild
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