Grundlagen des Tieftöners: Schwingspule, Magnet und Belastbarkeit

Ein Tieftöner sieht aus wie eine einfache Einheit aus Membran, Sicke, Zentrierspinne, Magnet und Schwingspule. Die vier Kenngrößen, die sein Verhalten im Gehäuse bestimmen – Spulendurchmesser, Belastbarkeit, Empfindlichkeit und Frequenzgang – werden alle von diesen Bauteilen festgelegt und sind eng miteinander verbunden. Wird nur eine dieser Größen spezifiziert, ohne die anderen zu berücksichtigen, ist dies häufig der Grund dafür, dass ein fertiges Gehäuse entweder nicht die erwartete Leistung erbringt oder die erste Saison nicht übersteht.

Dieser Leitfaden erläutert die Bedeutung der einzelnen veröffentlichten Spezifikationen anhand von Daten aus dem professionellen Wandlersortiment von Audfine, sodass die Zusammenhänge innerhalb einer realen Produktlinie nachvollziehbar sind. Er richtet sich an Gehäusehersteller, Verleihfirmen, Installateure und Servicewerkstätten, die Treiber kaufen und eigene Gehäuse bauen oder warten. Audfine ist die Marke der Ningbo Lesound Electronics Co., LTD., einem 2009 in Ningbo, China, gegründeten Hersteller und Exporteur professioneller Audiotechnik, der mit internationalen Marken im OEM- und ODM-Bereich zusammenarbeitet.

Was ein Tieftöner in einem professionellen Gehäuse leistet

In einer professionellen Soundanlage ist der Tieftöner der Wandler, der das größte Luftvolumen bewegt. Er wandelt den Verstärkerstrom über eine in einem Magnetspalt aufgehängte Schwingspule in eine Membranbewegung um, die dann den Schall an den Raum abgibt. Ein 30-cm-Treiber in einem Zwei-Wege-Lautsprecher, ein 38-cm-Treiber in einem Bühnenmonitor und ein 45-cm-Treiber in einem Subwoofer funktionieren alle nach demselben Prinzip. Die Unterschiede liegen darin, wie weit die Membran kontrolliert ausschwingen kann, wie viel Wärme der Motor aufnehmen kann, bevor die Leistung abfällt, und wie tief der Tieftöner wiedergegeben werden kann, bevor der Frequenzgang abfällt.

Deshalb müssen Treiber und Gehäuse als Einheit betrachtet werden. Derselbe 18-Zoll-Tieftöner verhält sich in einem geschlossenen, einem Bassreflex- oder einem Bandpassgehäuse völlig unterschiedlich, und der angegebene Frequenzbereich des Treibers beschreibt den Wandler, nicht das fertige Gehäuse. Käufer, die Treiberspezifikationen verschiedener Hersteller vergleichen, vergleichen in der Regel die Wandler; Käufer, die fertige Gehäuse vergleichen, vergleichen zusätzlich die Auswirkungen der Abstimmung.

Schwingspule: die Spezifikation, die die thermische Grenze festlegt

Die Schwingspule ist eine Wicklung, die an der Rückseite des Konus befestigt und im Magnetspalt gehalten wird. Der durch sie fließende Verstärkerstrom erzeugt eine Kraft, die den Konus vor- und zurückbewegt. Zwei Eigenschaften der Spule bestimmen die Belastbarkeit des Lautsprechers: ihr Durchmesser und die Materialien, aus denen Wicklung und Spulenkörper gefertigt sind.

Der Spulendurchmesser korreliert mit der Belastbarkeit über die gesamte Produktpalette. Die veröffentlichten Werte verdeutlichen diesen Zusammenhang. Der 12-Zoll-Tieftöner 12NLD88 verwendet eine 3,5-Zoll-GBF-Spule und liefert 700 W RMS mit 1400 W Spitzenleistung. Der 15-Zoll-Tieftöner 15NDL100 bietet mit einer 4-Zoll-GBF-Spule 800 W RMS und 1600 W Spitzenleistung. Der 18-Zoll-Tieftöner 18BHP501ND verwendet eine 5-Zoll-GBF-Spule und liefert 2000 W RMS mit 4000 W Spitzenleistung. Das Einstiegsmodell, der 12-Zoll-Tieftöner PW127560A, arbeitet mit einer 3-Zoll-Kapton-Spule und liefert 300 W RMS und 600 W Spitzenleistung. Eine größere Spule bietet eine größere Oberfläche zur Wärmeableitung, und die veröffentlichten Leistungswerte korrelieren über die gesamte Produktpalette hinweg mit den Spulengrößen.

Die Materialien für Spulenkörper und Wicklung variieren je nach Modell. In den veröffentlichten Spezifikationen werden drei Konstruktionen aufgeführt: Kapton (3 Zoll), TGL (3 Zoll) und GBF (3,5 Zoll, 4 Zoll, 4,5 Zoll, 5 Zoll und 6 Zoll). Jede Konstruktion ist mit der Kennzeichnung „IN/OUT“ versehen, die die Anordnung der Wicklung auf dem Spulenkörper beschreibt. Da das thermische Verhalten sowohl von der Konstruktion als auch vom Durchmesser abhängt, ist es ratsam, diese Frage bereits bei der Spezifikation an den Lieferanten zu richten, anstatt sie allein aus der Leistungszahl abzuleiten.

Hitze ist die häufigste Ausfallursache. Bei einer Spulenüberhitzung tritt zunächst meist Kompression auf – der Treiber wird trotz steigender Leistung nicht lauter – und anschließend eine Unterbrechung oder ein Kurzschluss in der Wicklung. Beides lässt sich vermeiden, indem der Verstärker auf die Dauerleistung abgestimmt wird und die Signalverarbeitung die langfristige Energiezufuhr begrenzt, anstatt nur auf Spitzenwerte zu reagieren.

Magnet: Ferrit und Neodym im gleichen Bereich

Der Magnet erzeugt das Magnetfeld, gegen das die Spule arbeitet. Für die Tieftöner der Audfine-Serie werden zwei verschiedene Materialien verwendet, die sich in den technischen Daten widerspiegeln.

Ferrit. Die Modelle PW127560A, 12BH300, 12BHP300 und 15X600M sowie die 18-Zoll-Tieftöner 18BHP401DM und 18BH401DM sind alle mit Ferritmagneten ausgestattet. Ferrit ist ein bewährtes und weit verbreitetes Material, und die Magnetbaugruppen sind für eine gegebene Feldstärke physikalisch größer dimensioniert.

Neodym (NEO). Die Modelle 10NDL88, 12NLD88, 15NDL100 (15-Zoll-Tieftöner) , 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND und 21SW152 sind alle mit NEO-Magneten ausgestattet. Neodym liefert das benötigte Magnetfeld in einer deutlich kleineren und leichteren Bauweise. Daher kommt es bei den leistungsstärksten Modellen der Serie sowie bei großformatigen Treibern zum Einsatz, bei denen das Gewicht beim Transport eine Rolle spielt.

Die veröffentlichten Spezifikationen geben auch die Magnetabmessungen an, sofern diese angegeben sind: Der Kompressionstreiber CD3601 verwendet einen Ferritmagneten mit den Maßen 134 x 17 mm, die Kompressionstreiber BH450 und BH453 einen mit 115 x 15 mm. Die Joch- bzw. Magnetgehäuse-Ausführung wird separat als schwarzes T-Joch, schwarzes Joch, verchromtes T-Joch oder verchromtes Joch spezifiziert. Dies ist wichtig zu beachten, wenn ein Ersatzteil sowohl optisch als auch elektrisch zu einer vorhandenen Baugruppe passen soll.

Korb, Spinne und Kegel: die mechanischen Grenzen

Drei mechanische Teile entscheiden darüber, wie gut die bewegliche Baugruppe unter Last ausgerichtet bleibt, und alle drei werden veröffentlicht.

Korb. Der PW127560A ist mit einem Stahlkorb ausgestattet. Alle anderen Tieftöner der Serie – 10NDL88 bis 21SW152 – verfügen über einen Aluminium-Druckgusskorb. Ein solcher Korb sorgt für eine steifere Konstruktion des Motors und eine direktere Wärmeableitung.

Die Aufhängung ist in drei verschiedenen Ausführungen erhältlich . Eine einfache Polycarbonat-Zentrierspinne kommt bei den Modellen PW127560A, 12BH300, 12BHP300 und 15X600M zum Einsatz. Eine Doppelzentrierspinne findet sich bei den Modellen 10NDL88, 12NLD88, 15NDL100, 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND und 21SW152. Eine Silikonzentrierspinne ist bei den Modellen 18BHP401DM und 18BH401DM verbaut. Die Doppelzentrierspinne findet sich bei den Modellen mit dem größten Hub, was sie zu einem hilfreichen Indikator beim Vergleich zweier Treiber gleicher Nenngröße macht.

Membran. Die gesamte Tieftonlautsprecher-Reihe ist mit einer Papiermembran ausgestattet. Bei den Kompressionstreibern besteht die Membran aus Titan, dem üblichen Material für Hochfrequenzmotoren.

Belastbarkeit messen: Effektivwert und Spitzenwert

Jeder Treiber veröffentlicht zwei Leistungskennwerte, die unterschiedliche Fragen beantworten. Der Effektivwert (RMS) beschreibt die Dauerleistungsfähigkeit – was der Treiber über einen längeren Zeitraum aufnehmen kann. Der Spitzenwert (Peak) beschreibt die Kurzzeitleistungsfähigkeit bei Lastwechseln. Zusammen betrachtet beschreiben sie den Betriebsbereich; einzeln betrachtet kann jeder Wert irreführend sein.

Innerhalb dieser Produktreihe reicht die Leistungsskala von 300 W RMS und 600 W Peak beim PW127560A über 400 W und 800 W beim 12BH300 und 12BHP300, 500 W und 1000 W beim 10NDL88, 600 W und 1200 W beim 15X600M, 700 W und 1400 W beim 12NLD88, 800 W und 1600 W beim 15NDL100, 1500 W und 3000 W beim 18BHP401DM und 18BH401DM, 1600 W und 3200 W beim 15DS115 und 18SW115 bis hin zu 2000 W und 4000 W beim 18BHP501ND und 21SW152. In jedem Fall ist der Spitzenwert doppelt so hoch wie der Effektivwert, wodurch die beiden Werte auf einen Blick leicht vergleichbar sind.

Bei der Auslegung des Verstärkers ist der Dauerleistungswert maßgebend, wobei ein gewisser Spielraum für die Programmdynamik eingeplant werden sollte. Wenn ein System über Stunden unter hoher Lautstärke läuft, ist der begrenzende Faktor thermischer und nicht mechanischer Natur und wird durch die oben beschriebene Spule bestimmt.

Empfindlichkeit und Frequenzgang: die beiden Werte, die verglichen werden.

Die Empfindlichkeit wird auf jeder Produktseite als einzelner dB-Wert angegeben. Die Tieftöner erreichen Werte von 95 dB (PW127560A) bis 98 dB (12NLD88, 15X600M, 15NDL100, 18BHP401DM, 18BH401DM und 18BHP501ND), 97,5 dB (12BH300 und 12BHP300), 97 dB (15DS115) und 96 dB (10NDL88, 18SW115 und 21SW152). Der Wert gibt an, wie viel Schalldruck der Treiber bei einer bestimmten elektrischen Eingangsleistung erzeugt. Ein höherer Wert bedeutet also eine höhere Ausgangsleistung vom selben Verstärkerkanal. Kompressionstreiber erreichen deutlich höhere Werte – 106 dB beim CD3601 und 110 dB beim BH450 und BH453 –, weil sie in ein Horn und nicht in die freie Luft arbeiten.

Der Frequenzgang wird als Band angegeben. Sortiert man den Bereich nach Membrangröße, zeigt sich, wie gleichmäßig sich die untere Grenzfrequenz verschiebt: 60 Hz für den 10-Zoll-Lautsprecher 10NDL88, 55 Hz für den 12-Zoll-Lautsprecher PW127560A, 50 Hz für den 12-Zoll-Lautsprecher 12NLD88, 45 Hz für die 15-Zoll-Lautsprecher 15X600M und 15NDL100, 35 Hz für den 15-Zoll-Lautsprecher 15DS115 und 30 Hz für die 18-Zoll-Lautsprecher 18SW115, 18BHP401DM, 18BH401DM und 18BHP501ND sowie für den 21-Zoll-Lautsprecher 21SW152. Die obere Grenzfrequenz variiert je nach Einsatzzweck: 5000 Hz bei den Modellen 12BH300 und 12BHP300, 3000 Hz bei den Modellen 12NLD88, 15X600M und 15NDL100, 2500 Hz bei den Modellen 10NDL88 und PW127560A, 2000 Hz bei den Modellen 18BHP401DM und 18BH401DM, 1250 Hz bei dem Modell 18BHP501ND und 1000 Hz bei den Modellen 15DS115, 18SW115 und 21SW152. Treiber, die für den Einsatz mit einem Kompressionstreiber vorgesehen sind, weisen konstruktionsbedingt eine niedrigere obere Grenzfrequenz auf.

Veröffentlichte Tieftöner-Spezifikationen

Die Impedanz beträgt bei allen Tieftönern der Serie 8 Ohm, und das Membranmaterial ist durchgehend Papier. Die Zentrierspinne ist bei den Modellen PW127560A, 12BH300, 12BHP300 und 15X600M einlagig aus Polycarbonat, bei den Modellen 10NDL88, 12NLD88, 15NDL100, 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND und 21SW152 zweilagig und bei den Modellen 18BHP401DM und 18BH401DM aus Silikon gefertigt.

Kompressionstreiber im selben System

Ein Tieftöner wird üblicherweise zusammen mit einem Hochtöner spezifiziert, und die gleichen Regeln gelten für das Lesen seiner technischen Daten. Drei Kompressionstreiber sind im Sortiment enthalten. Der CD3601 verwendet eine 36 mm (1,42 Zoll) CCAW-Schwingspule mit Titanmembran und 25,4 mm (1 Zoll) Hals, bietet 50 W RMS mit 100 W Spitzenleistung, 106 dB Empfindlichkeit und einen Frequenzgang von 1500 Hz bis 18 kHz. Er wird angeschraubt. Die Modelle BH450 und BH453 verwenden eine 44 mm (1,75 Zoll) CCAW-Schwingspule mit Titanmembran und 25,4 mm (1 Zoll) Hals, bieten 60 W RMS mit 120 W Spitzenleistung, 110 dB Empfindlichkeit und einen Frequenzgang von 1200 Hz bis 20 kHz. Sie werden ebenfalls angeschraubt. Alle drei Treiber haben eine Impedanz von 8 Ohm und sind mit Ferritmagneten ausgestattet.

Die Logik der Paarung wird in den Zahlen deutlich: Wenn ein Tieftöner eine obere Grenzfrequenz von 1000 Hz angibt, müssen die Übergangsfrequenz und die untere Grenzfrequenz des Kompressionstreibers gemeinsam betrachtet werden. Dies ist eine Konstruktionsentscheidung des Gehäuseherstellers und der Grund, warum beide Datensätze in dasselbe Dokument gehören.

Worauf Sie beim Bezug von Tieftönertreibern von einem chinesischen Hersteller achten sollten

Für Käufer, die mit einem Hersteller von Tieftönern in China zusammenarbeiten, liegt der Wert einer klaren Anfrage darin, dass sie die Annahmen beseitigt, die zu Abweichungen bei Nachbestellungen führen. Eine sinnvolle Erstanfrage umfasst in der Regel acht Punkte:

1. Gehäusetyp und Innenvolumen. Geschlossen, Bassreflex oder Bandpass, sowie die angestrebte Abstimmung. Derselbe Treiber liefert unabhängig vom Gehäuse die gleichen Werte, daher muss das Gehäuse separat angegeben werden.
2. Dauer- und Spitzenleistung an der vorgesehenen Übergangsfrequenz. Nicht nur die Nennleistung des Treibers, sondern auch, wie das System tatsächlich mit Strom versorgt wird.
3. Impedanz und Anzahl der Treiber pro Kanal. Jeder Tieftöner dieser Reihe hat eine Impedanz von 8 Ohm, was die Last bestimmt, die ein einzelner Verstärkerkanal sieht, wenn die Treiber kombiniert werden.
4. Schwingspulenkonstruktion. Durchmesser plus Spulenträger- und Wicklungsmaterial, da das thermische Verhalten von der Konstruktion und nicht allein von der Leistung abhängt.
5. Magnetmaterial. Ferrit oder Neodym, die Entscheidung erfolgt unter Berücksichtigung des Gewichts und der Anforderungen an den Einsatz im Zielmarkt.
6. Mechanische Konstruktion. Material des Korbs, Konstruktion der Zentrierspinne und Material der Membran, insbesondere wenn der Treiber eine vorhandene Einheit ersetzt.
7. Programmmaterial und Auslastungsgrad. Sprache, Live-Musik oder Wiedergabe auf hohem Dauerpegel führen zu unterschiedlichen thermischen Anforderungen.
8. Umfang von Branding und Verpackung. Handelt es sich um ein OEM-, ODM- oder Private-Label-Programm, und welche Grafiken und Verpackungen werden benötigt?

Ein OEM-Lautsprechertreiberlieferant kann auf diese Liste üblicherweise mit einer Vorauswahl anstelle eines vollständigen Katalogs antworten, was die Probenahmephase erheblich verkürzt. Die Zusammenarbeit mit einem einzigen Lieferanten für Tieftöner und Kompressionstreiber gewährleistet zudem ein einheitliches Format der veröffentlichten Daten.

Den Treiber an das Gehäuse und das System anpassen

Treiber werden üblicherweise für eine von drei Aufgaben angeschafft: den Aufbau eines neuen Schaltschranks, den Austausch eines defekten Geräts in einem bestehenden Schaltschrank oder die Bevorratung mit Ersatzteilen für einen Fuhrpark. Jede dieser Aufgaben interpretiert dieselbe Spezifikation anders.

Neue Gehäuseprogramme beginnen mit dem Zielfrequenzgang und leiten daraus die Membrangröße und die Schwingspule ab. Wenn die Konstruktion Subbass von einem einzelnen großen Treiber vorsieht, dient die für die 18- und 21-Zoll-Modelle angegebene untere Grenzfrequenz von 30 Hz als Ausgangspunkt. Der 18-Zoll-Tieftöner 18BHP501ND und der 21-Zoll-Tieftöner 21SW152 haben beide eine RMS-Leistung von 2000 W und eine untere Grenzfrequenz von 30 Hz. Sie unterscheiden sich in der Schwingspulengröße, der oberen Grenzfrequenz und dem Antriebsmaterial. Reparatur- und Austauscharbeiten beginnen mit den veröffentlichten Daten des defekten Geräts. Impedanz, Empfindlichkeit und Ausschnittdurchmesser müssen angepasst werden, bevor weitere Parameter berücksichtigt werden. Ersatzteile für Flottenkunden sind in der Regel auf möglichst wenige Modelle standardisiert, was eine Produktreihe begünstigt, bei der Impedanz und Membranmaterial über alle Größen hinweg einheitlich sind.

Wird das fertige System gekauft statt selbst gebaut, ist die gleiche Produktpalette auch als Komplettsystem erhältlich. Die aktiven Subwoofer werden als Komplettsysteme angeboten, und der Leitfaden zur Subwoofer-Modellauswahl zeigt, wie diese Gehäuse verglichen werden. Käufer, die ihre Gehäuse selbst bauen, und Käufer von fertigen Systemen benötigen in der Regel dieselben Spezifikationen, verwenden diese jedoch zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Projekt.

Häufig gestellte Fragen

Welche Spezifikation ist beim Vergleich zweier gleich großer Tieftöner am wichtigsten?

Der Durchmesser und die Konstruktion der Schwingspule sind entscheidend, da sie die Leistungswerte und das thermische Verhalten beeinflussen. Zwei 15-Zoll-Tieftöner dieser Klasse erreichen 600 W RMS mit einer 4-Zoll-Schwingspule und 1600 W RMS mit einer 4,5-Zoll-Schwingspule. Der Unterschied liegt im Antrieb und nicht in der Membrangröße.

Bedeutet eine höhere Empfindlichkeitszahl einen lauteren Lautsprecher?

Das bedeutet mehr Schalldruck bei gleicher elektrischer Eingangsleistung. Die angegebenen 98 dB für die Modelle 12NLD88, 15NDL100, 15X600M und 18BHP501ND liegen 3 dB über den 95 dB des Modells PW127560A – ein deutlicher Unterschied in der Leistung desselben Verstärkerkanals. Die Angabe berücksichtigt nicht die maximale Ausgangsleistung des Gehäuses, die auch von der Belastbarkeit und dem Hub abhängt.

Ferrit oder Neodym – welches sollte verwendet werden?

Ferritlampen werden bei den Modellen PW127560A, 12BH300, 12BHP300, 15X600M, 18BHP401DM und 18BH401DM verwendet; Neodymlampen bei den Modellen 10NDL88, 12NLD88, 15NDL100, 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND und 21SW152. Neodym reduziert das Gewicht der Baugruppe bei gleicher Feldstärke, was für Transport und Handhabung relevant ist. Die Entscheidung sollte idealerweise in Abstimmung mit dem Versandplan und den Servicevereinbarungen für den Zielmarkt getroffen werden.

Können ein Tieftöner und ein Kompressionstreiber als aufeinander abgestimmtes Paar bezogen werden?

Ja. Die angegebenen Bereiche sind einheitlich formatiert, sodass die obere Grenzfrequenz des Tieftöners und die untere Grenzfrequenz des Kompressionstreibers direkt verglichen werden können. Bitte geben Sie bei Ihrer Anfrage die gewünschte Übergangsfrequenz und den Gehäusetyp an.

Ist die Treiberpalette für OEM- und Private-Label-Programme verfügbar?

Ja. Das Werk arbeitet im Rahmen von OEM- und ODM-Programmen für ausländische Marken, und Muster sind verfügbar. Umfang der Anpassung, Gestaltung und Verpackung werden üblicherweise in der Musterphase festgelegt.

Nächster Schritt für Ihr Fahrerprogramm

Wenn Sie einen Tieftöner spezifizieren möchten, geben Sie uns am schnellsten die Gehäuseart und das Innenvolumen, den gewünschten Frequenzgang, die geplante Leistung und die Übergangsfrequenz, den Tastgrad und den Zielmarkt an. Diese Angaben genügen, um die passende Spulengröße, das Antriebsmaterial und die mechanische Konstruktion für Ihre Anwendung zu ermitteln. Audfine ist ein professioneller Audiohersteller und -exporteur mit Sitz in Ningbo. Anfragen von Gehäusebauern, Distributoren, Verleihfirmen und Servicewerkstätten werden direkt vom Werk bearbeitet.

Bitte wenden Sie sich mit Ihren Anforderungen an den Tieftöner an den Hersteller .