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Stand 19.12.2021

Einige weitere Ideen für den Boxenbau

von K. Föllner

Da es viele Anfragen nach PA-Speakern, besonders zu Hörnern gab, ist hier eine Idee, die mal jemand mit etwas Erfahrung probieren kann...
Ich habe leider auch keine Empfehlungen von Büchern zu diesem Thema.
Funktioniert das unten beschriebene im Mitteltonbereich nicht gut genug, (zu starke Welligkeit) muss man den Trichter verkürzen (ca. 13 cm) und die Halsöffnungsfläche (von 600 cm²) auf ca. 1000 cm² (31,5 x 31,5 cm) erhöhen. Der Schalldruckgewinn sinkt so von ca. 5 dB auf 3 dB., aber auch so liegt der Wirkungsgrad bei gut 101 dB.
Wem das dann alles nicht zusagt, (glaube ich kaum) kann das Chassis zum Vergleich ja mal in ein 30 Liter (brutto) Bassreflexgehäuse (10 cm Rohr 5 cm lang) setzen. Hier reicht der Bass zwar etwas tiefer (fu: 80...90 Hz), der Schalldruckgewinn über 150 Hz ist aber dahin.

Standard:
Hier kann mein Boxenprojekt 5 bzw. Projekt 6 dafür herangezogen werden.

Wünscht jemand eine konventionelle Bassreflexbox für den PA-Bereich: Der Eminence-Treiber EP 15-300 (ca. 180 Euro) besitzt einen Wirkungsgrad von über 99 dB und bei 300 W Sinusleistung (dürften ca. 500 W Musik sein) reicht das für die meisten Bedürfnisse aus. Dafür wird eine 10-cm-Schwingspule bemüht, der Korb ist aus Alu-Druckguss.
Dieses Chassis kombiniert man mit einem Hochtonhorn, das ab ca. 3500 Hz einsetzt. Es sollte mind. einen Wirkungsgrad von 100 dB besitzen. Etwas mehr geht auch, mit Kondensatoren und Widerständen kann man es immer noch zügeln.
Das Volumen für den TT sollte zwischen 100 und 200 Litern liegen, die BR-Abstimmung arbeitet mit einem kurzen Rohr. Ich empfehle 2 Stück von je 10 cm Durchmesser und 10 cm Länge bei einem Volumen von 120 Litern: Die untere Grenzfrequenz liegt dann bei 70 Hz. Der Schalldruck liegt bei 2 Boxen bei in 2,5 m Entfernung "noch" bei ca. 120 dB, das setzt natürlich Leistung voraus, 2x 400 W an 8 Ohm muss die Endstufe schon erzeugen können. Das wären ca. 600 ... 700 W an 4 Ohm und ein solches Teil kostet um die 400 EUR aufwärts.

Oder etwas anderes:
Mittel-Hochton-Box:
Für weniger als 80 Euro ist ein 25-cm-Bass von Eminence namens "EM 10-100" erhältlich. Er besitzt von sich aus schon einen sehr hohen Wirkungsgrad, der durch einen kleinen Hornvorsatz nochmals gesteigert werden soll. Die Steigerung darf jedoch nicht übermäßig sein, da er auch den gesamten Mittenbereich übertragen soll, ohne diesen zu verfärben.

Parameter EM 10-100 (TMT)
Resonanzfrequenz fs = 71 Hz
Gesamtgüte Qts = 0,34
elektrische Güte Qes = 0,36
Äquivalentvolumen Vas = 49,2 l
Impedanz (DC-Widerstand) Z = 8 Ohm (Re =6,83 Ohm)
Kennschalldruck SPL = 98,8 dB SPL
Belastbarkeit (Sinus) P = 100 W
Schallwandöffnung d= 23,5 cm
Der Hersteller empfiehlt eine maximale obere Grenzfrequenz von 7 kHz, jedoch sollte ein gutes, dynamisches Mittel-Hochtonhorn (>20 W) mit ausreichend Schalldruck (mindestens 105 dB SPL 1 W, 1 m) schon ab ca. 4 kHz einsetzen. Bei diesem Tieftöner sollte die Mundöffnung quadratische Abmaße von 24,5 cm (meine Wahl) haben. Den Trichter erweitert man linear auf eine Fläche von ca. 2000 cm². (Die Trichterlänge ist dann 22 cm.) Die Breite sollte auf 34,5 cm erweitert werden, die Höhe beträgt dann 58,0 cm. Über dem Trichterausgang wird dann das Hochtonhorn befestigt. Die Gesamthöhe der Box beträgt dadurch (je nach Horn) immer noch um 80 cm, bei einer Außenbreite von etwa 40 cm. Der Tieftöner kommt mit vielleicht 8...15 Litern an geschlossenem Volumen aus. Steht die Box auf dem Boden ergibt sich eine untere Grenzfrequenz von etwa 150 Hz, im Freien (auf dem Ständer z.B. in Ohrhöhe) steigt sie dann an. Es genügt aber immer noch für Satelliten, die ab etwa 200 Hz einsetzen. Dieses Paar sollte aktiv getrennt (z.B. Hochpass 18 oder 24 dB bei 200 Hz) und mit einer eigenen Endstufe angetrieben werden. Die 100 W Sinus (dürften um die 150 ... 200 W Musik sein) pro Box (an 8 Ohm) erzeugen bei einem Kennschalldruck von ca. 104 dB SPL (1 W, 1 m) genügend Schalldruck. Bei Maximalleistung wird pro Paar die 120-dB-Marke erst in mehr als zweieinhalb Metern unterschritten.
Box von vorn und
                Trichter von der Seite
Subwoofer:
Um aber die entsprechende Menge Bass (unter 200 Hz) freizusetzen, sollte man die beiden Satelliten mit einem wirkungsgradstarken Bass-Horn unterstützen. Dazu ist ein 15 Zoll Chassis mit genügend Leistung (>500 W) und hohem Wirkungsgrad (Kennschalldruck >96 dB) notwendig. Das sollte keine zu hohe Resonanzfrequenz und/oder eine niedrige Güte besitzen. Der Pegel des Subwoofers muss um 3 dB größer sein, als die eines Satelliten, Da man ihn 'eh aktiv mit einer extra Endstufe betreibt, kann man das auch durch höhere Leistung herausholen. Der Kennschalldruck des Subs sollte aber bei den obigen Satelliten trotzdem 105 dB SPL nicht unterschreiten.
Was für ein Chassis man hierbei nimmt? Ich habe noch keine richtig gute Idee... Electro Voice ist etwas teuer...
Aus der Eminence-Collection erscheint mir aber der EM 15-300 (38-er = 15 Zoll) in einem 25...30 l Gehäuse eine gute Wahl, da er durch seine tiefe Resonanz im Horn eine tiefe untere Grenzfrequenz erreichen kann. Dazu muss der Trichter entsprechend groß sein. Durch den Speaker ergibt sich eine quadratische Halsöffnungfläche von 36 x 36 cm. Nimmt man weniger, ist ein zusätzliches Druckkammervolumen nötig, das den Wirkungsgrad wieder etwas verringert. Um den entsprechenden Schalldruck (105 dB SPL) und die untere Grenzfrequenz sicherzustellen, nimmt der Trichter schnell große Ausmaße an, -> Länge von 67 cm und einer Öffnungsfläche von 8200 cm², was quadratisch etwa 90 x 90cm bedeutet.
Durch die Länge kann das Horn nicht mehr mit nur einem Brett (linear) gestaltet werden, der exponentielle Verlauf sollte linear nachgestellt werden, um approximiert diese Flächenverteilung zu erhalten. Eine Faltung erscheint dann äußerst sinnvoll. Will man mit nur 2 Stufen arbeiten, sollte die erste bis ca. 40 cm reichen, das folgende geht dann bis nach draußen. Bei Maximalleistung (300 ... 400 W) wird so ein Schalldruck von ca. 131 dB SPL in 1 m Entfernung erzeugt, was bei 2,5 m immer noch 123 dB SPL bedeutet, also zu den Satelliten passt. Hierzu wird eine weitere aktiv (18 dB, 200 Hz) getrennte, brückbare Endstufe benutzt, die pro Kanal an 4 Ohm mindestens 200 Watt erzeugen kann, so dass sich 400 W an 8 Ohm gebrückt ergeben. Der Subwoofer sollte in einer Ebene, am besten zwischen beiden Satelliten aufgestellt werden.

Wer meint, dass die obigen Schalldruckangaben etwas zu klein sind, muss bedenken, dass es sich dabei um Freifeld-Angaben handelt, die in Räumen noch einmal deutlich ansteigen.

Hat jemand das hier oder etwas ähnliches probiert, mir bitte mailen. Da ich im Moment dafür überhaupt keine Zeit erübrigen kann, kann ich es nicht selbst probieren.