راندمان اسپیکرها (Efficiency)

راندمان اسپیکر در واقع توان صدای خروجی اسپیکر در مقابل توان الگتریکی ورودی به اسپیکر است.  این مقدار از حاصل تقسیم توان اکوستیکی خروجی اسپیکر بر توان الکتریکی ورودی به اسپیکر بدست می آید که با حرف eta کوچک یونانی نمایش داده می شود.

معمولا در مشخصات اسپیکرها راندمان (Efficiency) اسپیکر درج نمی شود بلکه در برخی موارد حساسیت (Sensitivity) اسپیکر در مقابل هر وات ورودی نوشته می شود. با یک فرمول ساده می توان راندمان اسپیکر را محاسبه کرد . مطمئنا نتیجه شما را حیرت زده خواهد کرد.

(Sensitivity in dB = 112 + 10 log (efficiency

Efficiency = 10(Sensitivity in dB – ۱۱۲)/۱۰

در واقع بسیاری از اسپیکرهای خانگی معمول، مبدل های انرژی بی کیفیتی هستند. به این خاطر که در اغلب آنها تنها یک درصد از انرژی الکتریکی امپلیفایر که به اسپیکر وارد می شود به انرژی اکوستیکی تبدیل می گردد. باقیمانده انرژی اغلب در سیم پیچ صدا و مگنت اسپیکر تبدیل به  انرژی گرمایی می شود. دلیل اصلی کاهش راندمان، مشکل دستیابی به تطبیق ایمپدانس مناسب بین امپدانس اکوستیکی یک درایو و هوایی است که در آن ارتعاش می کند.

نویسنده: سعید روشنی

راندمان یک اسپیکر در فرکانسهای مختلف متفاوت است. به طور مثال یک ووفر به تناسب یک توییتر راندمان پایینتری دارد چرا که وظیفه بازتولید فرکانسهای بم را دارد و در این محدوده فرکانسی تلفات انرژی بیشتری داریم. علت این تلفات کاهش تطبیق امپدانس درایو و هواست.

حساسیت یک اسپیکر (sensitivity) درواقع سطح فشاری صدایی است که یک اسپیکر با ایمپدانس ۸ اهم، در مقابل توان ۱ وات با ولتاژ ورودی ۲٫۸۳ ولت (RMS) باز تولید می کند . این حساسیت معمولا در بازه فرکانسی ۱۲۵HZ تا ۴KHZ و در فاصله ی یک متری، به صورت هم راستا با یونیت اسپیکر (On Axis) و در شرایط مناسب اکوستیکی سنجش می شود.

یکی از روشهای تطبیق بیشتر امپدانس اکوستیکی اسپیکر با هوا طراحی مخروط دیافراگم آن است. به دنبال آن طراحی باکس اسپیکر نیز تاثیر زیادی در افزایش این تطبیق و بهره وری بیشتر اسپیکر دارد. مثلا در اسپیکر های هورن راندمان هم راستای (On Axis) اسپیکر بالاتر خواهد بود.

به طور کل اسپیکرها اتلاف انرژی بسیار زیاد و راندمان پایینی دارند، برای مثال راندمان اسپیکرهای معمولی خانگی زیر یک درصد است. یعنی در بهترین شرایط یک درصد از انرژی الکتریکی ورودی به اسپیکر تبدیل به انرژی صوتی می شود.

راندمان اسپیکر های عمومی بین ۴ تا ۱۰ درصد و راندمان اسپیکرهای PA مورد استفاده در کنسرت ها و … بین ۱۰ تا ۲۰ درصد می باشد.

همچنین به تناسب دو برابر شدن توان ورودی به اسپیکر سطح فشاری صدا حدود ۳dB_SPL افزایش می یابد. برای مثال اگر حساسیت یک اسپیکر به ازای یک وات توان ورودی ۹۲dB_SLP باشد، چنانچه توان ورودی به دو وات افزایش یابد، سطح فشار صوت تولید شده توسط اسپیکر ۹۵dB_SPL خواهد شد و به همین ترتیب ۴ وات ۹۸dB_SPL و … .

توجه داشته باشید راندمان اسپیکر لزوما دال بر کیفیت صدای باز تولید شده توسط یک اسپیکر نیست و پارامترهای زیادی در این امر دخیل هستند که در جای خود به آن ها خواهیم پرداخت.

در نهایت نمیتوان اسپیکری طراحی کرد که هم در محدوده بیس عملکرد خوبی داشته باشد، هم راندمان بالایی داشته باشد و هم اندازه کوچک! اما می توان بر حسب الویت به دو پارامتر از این سه پارامتر دست یافت. این مقوله با عنوان قانون آهنی هافمن شناخته می شود (Hoffman’s Iron Laws).