Breitbandchassis

L.CAO FA8

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Retro-Breitbänder aus China

Der ideale Lautsprecher würde alle Frequenzen gleichmäßig wiedergeben und wäre ein sogenannter Breitbänder. In der Realität sind die unterschiedlichen Anforderungen zur Wiedergabe tiefer Töne (große Membranfläche, große Auslenkung) und hoher Töne (kleine Membranfläche, geringe Masse) aber nur schwer unter einen Hut zu bringen -> Kompromisse sind nötig.

Der L.CAO AUDIO FA-8 hat eine Nenngröße von 8" bzw. 20 cm - eine durchaus "klassische" Größe für Breitbänder (z.B. Lowther). Auch die Membran sieht "klassisch" aus (wie beim CORAL Beta-8 und FOSTEX FE206En). Allerdings gibt es beim FA-8 keine Schaumstoff-, Textil- oder Gummisicke, sondern die Membran hat nur eine Wölbung am Rand. Auch auf einen Schwirrkonus wurde verzichtet.

Einer unserer Abonnenten konnte der Versuchung (375 $/Paar) nicht wiederstehen und hat uns das Pärchen L.CAO AUDIO FA-8 freundlicherweise gleich zur Verfügung gestellt. Unser detailliertes Datenblatt klärt, wie sich der FA-8 gegenüber anderen 20er Breitbändern schlägt, und wie man ihn am besten einsetzen kann . . .

 

Chassis-Datenblatt © www.hifi-selbstbau.de
So werden Lautsprecherchassis von HiFi-Selbstbau gemessen
Hersteller: L.CAO AUDIO Typ: FA-8, 8 Ohm Herstellerinfos

Foto des Chassis


Der äußere Eindruck:

Von vorne sieht der L.CAO AUDIO FA-8 sehr "retro" aus: die Papiermembran hat keine glatte Oberfläche und sieht eher vergilbt als beige aus - eben retro. Der Verzicht auf eine Schaumstoff-, Textil- oder Gummisicke sondern die Weiterführung der Papiermembran als Sicke unterstützt diesen Eindruck ebenso wie der Verzicht auf einen Schwirrkonus. Der Polkern wird nur durch eine schalldurchlässige Gazekalotte vor Staub geschützt.
Auf der Membran gibt es 6 ringförmige Prägungen, wohl um das Aufbrechen der Membran zu reduzieren. Die Sicke ist von innen gummiert und klebrig beschichtet, beides soll wohl mögliche Resonanzen unterdrücken.
Der Druckgusskorb ist relativ flach und am Rand "umgebördelt": im "Zwischenraum" findet eine 3-teilige Schaumdichtung Platz, so wird eine rückwärtige Befestigung ermöglicht. Die Zentrierspinne ist flach, 4-fach gelocht und großzügig hinterlüftet. Die Schwingspulenzuführung erfolgt tangential, das Anschlussterminal hat Push-Buttons und erlaubt maximal 2.5 mm durchmessendes Kabel.


Der L.CAO AUDIO FA-8 ist vor allem eines - eine ungewöhnliche Membran mit ca. 25 mm durchmessender Schwingspule. Der Antrieb erfolgt durch einen AlNiCo-Magneten - "Kenner" schwören auf dieses Magnetmaterial, welches aber nicht nur Vorteile hat (s. Permanentmagnetische Materialien) und vor allem von seinem historischen Ruf als erstes dauermagnetisches Material für die Massenproduktion von Permanentmagneten profitiert.

 


Die TSP:

Membranfläche: Außendurchmesser:
Innendurchmesser:
Plugdurchmesser:
-> Membranfläche Sd:
186 mm
166 mm
25 mm
238.4 cm²
     
TSP aus Messung ohne Zusatzmasse
(Mittelwert und Streuung von
2 Chassis, Anregung -12 dB):
Resonanzfrequenz Fs
DC-Widerstand Rdc
Mechanische Güte Qms
Elektrische Güte Qes
Gesamtgüte Qts
Effektive bewegte Masse Mms (Herstellerinfo)
Äquivalentes Luftvolumen Vas
Kraftfaktor BL
Wirkungsgrad Eta (1m, 2.83V, Halbraum)
47.36 Hz (+/-0.7%)
7.69 Ohm (+/-4.2%)
10.053 (+/-3.9%)
1.122 (+/-2.9%)
1.010 (+/-3.0%)
10.50 gr
85.59 dm³ (+/-1.5%)
4.63 N/A (+/-3.9%)
91.17 dB (+/-0.03)

 

Im Impedanzverlauf fällt vor allem eine Störstelle um 580 Hz auf, weitere Störstellen gibt es um 1.5 und 8.8. kHz - alle finden sich entsprechend als Störung im Frequenzgang wieder. Die Impedanz steigt kaum mit der Frequenz an, hier hat man offenbar mit Kurzschlussringen gearbeitet und so die Leistungsaufnahme bei hohen Frequenzen erhöht.

Die Resonanzfrequenz ist moderat vom Anregungspegel abhängig, sie ändert sich bei Erhöhung der Anregung von -18 auf 0 dB um ca. 6.6%.

Die bewegte Masse wurde nicht bestimmt, da die Zusatzmasse nicht sicher und rückstandsfrei angebracht werden konnte -> hier wurden die Herstellerangaben (Mittelwert) übernommen.
Die mechanische Güte ist dank großzügiger Hinterlüftung mit ca. 10 recht hoch. Hier wurde offenbar ein Material mit geringen Wirbelstromverlusten für den Schwingspulenträger verwendet.
Die "federabhängigen" TSPs (Cms->Fs->Vas) können durch Annahme einer 45% steiferen Aufhängung etwa in Übereinstimmung mit den Herstellerdaten gebracht werden. Dann weicht die Gesamtgüte aber noch stärker von dem von uns ermittelten Wert ab. Grund ist der deutlich (-19.6%) abweichende Kraftfaktor BL, der quadratisch in die Bestimmung von Qes und (wegen der hohen mechanischen Güte) damit Qts geht - hier wurde der AlNiCo-Magnet offenbar nicht so stark magnetisiert wie bei den Musterchassis. Dadurch geht auch der Referenzwirkungsgrad um knapp 2.4 dB zurück. Das ist besonders ärgerlich, da der hohe Wirkungsgrad ein Grund für die Anschaffung der Chassis war (geplanter Betrieb an Röhrenverstärker).

TS-Parameter Einheit HiFi-Selbstbau L.CAO AUDIO Abweichung
(original)
HiFi-Selbstbau
(-45% weicher)
Abweichung
(-45% weicher)
Resonanzfrequenz Fs
Gesamtgüte Qts
Äquiv. Luftvolumen Vas
Wirkungsgrad Eta (1m, Halbraum)
Gleichstromwiderstand Rdc
Effektive bewegte Masse Mms
Kraftfaktor BL
[Hz]
[-]
[dm³]
[dB/2.83V/m]
[Ohm]
[gr]
[N/A]
47.36
1.01
85.59
91.17
7.69
10.5
4.63
57.225
0.7264
60.75
93.535
7.2
10.3016
5.76085
-17.2%
39%
40.9%
-2.36
6.8%
1.9%
-19.6%
57.03
1.216
59.03



-0.3%
67.4%
-2.8%



Das Chassis wurde vorher 24 Stunden eingerauscht. Die Streuung der TSPs ist gering, ein erstes Indiz für eine ordentliche Serienkonstanz.

Und was sagt LASIP zu den gemittelten TSPs?

Bei der hohen Güte haben wir nur ein großes (100 Liter, blau gestrichelte Kurve) und eine SEHR großes (2000 Liter, rote Kurve) geschlossenes Gehäuse simuliert. Für ein Bassreflexsystem ist ein Chassis mit so hoher Güte ungeeignet, und auch eine TQWT kann mit einem so "untermotorisierten" Chassis wenig anfangen. Eine sinnvolle Alternative wäre eine stark bedämpfte Transmission-Line (die sich ähnlich verhalten dürfte wie die rote Kurve) oder ein hinten offenes Gehäuse wie die Classica, welches stark bedämpft ist.


Der Frequenzgang:

. . . verläuft auf Achse bis 400 Hz perfekt linear - aber dann kommt eine ausgeprägte Sickenresonanz mit zunächst einer 5 dB Überhöhung um 530 Hz und dann einem 8 dB tiefen Einbruch bei ca. 700 Hz. Wenn man auf das Hersteller-Datenblatt schaut ist diese Resonanz "andeutungsweise" auch vorhanden - nur bei einem Anzeigebereich von 20 bis 120 dB (100 dB Dynamik) und entsprechender Glättung sieht das natürlich auch nur halb so schlimm aus . . .
Danach steigt der Schalldruck auf Achse bis 1500 Hz um ca. 5 dB an. Bis 5.5 kHz fällt der Frequenzgang wieder auf Nennpegel ab, zwischendurch gibt es bei 3 kHz aber noch einen maximalen Pegel von 99 dB. Oberhalb von 6 kHz verläuft der Frequenzgang sehr gleichmäßig, mit Ausnahme einer schmalbandigen Überhöhung zwischen 8 und 10 kHz.
Die Bündelung setzt ab ca. 1200 Hz ein: unter 15° ist der Verlauf ähnlich wie unter 0°, erst > 3 kHz wird der Unterschied etwas größer (-2 dB bei 4 kHz, -3.5 dB bei 12.5 kHz). Die 30°-Kurve zeigt nur eine geringe Überhöhung um 2 kHz und fällt dann bis zur 9 kHz-Resonanz schön gleichmäßig ab. Die 45° und 60°-Kurven sehen ähnlich aus.
Der winkelgewichtete Schalldruck bleibt daher bis 2 kHz weitgehend konstant und fällt dann zunächst bis 5 kHz gleichmäßig mit ca. 3 dB/Oktave ab. Bis 6 kHz fällt der Frequenzgang stufig um 5 dB, darüber ergibt sich wieder ein relativ gleichmäßiger Abfall von 3 dB/Oktave - unterbrochen nur durch die 6 dB hohe Membranresonanz bei 9 kHz.
Das bunte Rundstrahldiagramm zeigt vor allem, dass die Bündelung ab 3 kHz weitgehend konstant bleibt (das war auch schon im Diagramm mit dem Bündelungsgrad zu erkennen) -> der winkelgewichtete Schalldruck muss ähnlich dem Frequenzgang auf Achse verlaufen.
Wenn man sich rosa Rauschen unter den verschiedenen Winkeln anhört (s. Player unten) dann stellt man fest, dass der Klangeindruck mit zunehmendem Winkel zunehmend dunkler ist und die jeweilige Änderung recht gleichmäßig erfolgt - so sollte es sein.

Beide Chassis verhalten sich beim Frequenzgang und winkelgewichteten Schalldruck weitgehend ähnlich - ein weiterer Hinweis auf einen gute Serienkonstanz.

Pseudorauschen > 200 Hz (0°. 15°. 30°. 45°. 60°; MP3 42 kB)


Sprungantwort/Pegellinearität

Die Sprungantwort (20cm/0°) zeigt ein 2. Maximum ca. 0.057 ms später als das 1. Maximum. Dies entspricht einer Laufzeit von ca. 2 cm und könnte eine Reflexion am offenliegenden Polkern sein.
Das periodenskalierten Zerfallspektrum sieht sehr gut aus, selbst bei den Membranresonanzen 530 Hz, 3 und 9 kHz gibt es kein langes Nachschwingen.

Sprungantwort (Chassis 2, 20 cm, 0°)

Zerfallspektrum (Chassis 2, 20 cm, 0°)

Die Pegellinearität:

Bei einer Anregung von 74 bis 94 dB in 1m Abstand (entsprechend 0.38 bis 3.8 Volt bzw. 0.019 bis 1.86 Watt) kommt es nur in kleineren Frequenzbereichen zu Dynamikänderungen > 0.5 dB: kritisch ist vor allem der Bereich der Sickenresonanz ab 85 dB und der Bereich < 200 Hz ab 91 dB.
Erhöht man die Anregung um 6 dB (0.074 bis 7.4 Watt), dann setzt die Dynamikkompression < 200 Hz ca. 5 dB früher ein: der übrige Frequenzbereich bleibt von der höheren Anregung unbeeindruckt - bis auf den Bereich der Sickenresonanz.
Entlastet man den FA-8 (mit einem Hochpassfilter 2. Ordnung bei 80 Hz) von tiefen Frequenzen, dann werden die Linearitätsfehler < 200 Hz deutlich entschärft, im Bereich um die Sickenresonanz verschlimmern sich die Nichtlinearitäten jedoch.


Der Klirrfaktor:

Die Klirrkomponente K2 zeigt oberhalb von 150 Hz ein weitgehend konstantes Verhalten und erhöht sich moderat mit dem Anregungspegel. Lediglich im Bereich der Sickenresonanz steigt der KlirrFAKTOR an, weil ja die Amplitude der Klirrkomponente auf die Amplitude der Grundwelle bezogen wird: wenn die Klirrkomponente gleich laut bleibt, die Grundwelle aber leiser wird (-7 dB um 700 Hz) steigt der Klirrfaktor also an. In diesem Fall tritt der maximale Klirrfaktor aber bei 600 Hz auf -> es ist offenbar nicht der Rückgang der Grundwelle schuld.
Dieses Verhalten ist auch bei den höheren Klirrkomponenten zu beobachten.

Bei einem mittleren Schalldruckpegel von 80 / 85 / 90 / 95 / 100 dB liegt K2 zwischen 50 und 11200 Hz im Mittel bei leicht erhöhten 0.626 / 1.055 / 1.762 / 2.700 / 3.980 %. Für K3 gilt in diesem Bereich ein Mittelwert von moderaten 0.144 / 0.219 / 0.476 / 0.673 / 1.122 %. Bei 100 dB mittlerem Schalldruckpegel (das entspricht einem Anregungspegel von ca. 7.4 Watt) kollabiert das Chassis nur bei tiefen Frequenzen < 50 Hz.

Nach unseren Untersuchungen (Klirrfaktor - wie viel ist zu viel?) wäre K2 im untersuchten Pegel- und Frequenzbereich nur im engeren Bereich der Sickenresonanz (562 bis 708 Hz) und unter 42 Hz hörbar.
Die unharmonische Klirrkomponente K3 ist vor allem im weiteren Bereich der Sickenresonanz (473 bis 841 Hz) und unter 42 Hz hörbar. Bei einem mittleren Schalldruckpegel von 95 dB ist K3 von 501 bis 1334 Hz hörbar.
Auch die höheren Klirrkomponenten liegen ausschließlich im weiteren Bereich der Sickenresonanz oberhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle.
Chassis 1 zeigt leicht höhere Klirrwerte in einen etwas weiteren Bereich um die Sickenresonanz.

Klirrfaktor bei 80 bis 100dB/1m (Halbraum, 20cm)


die Testbox

Höreindruck im Testgehäuse:

Wir haben den L.CAO-AUDIO FA-8 mal schnell in die Classica eingebaut. Die Rückwand war eine gelochte Hartfaserplatte, das rückwärtige Volumen wurde großzügig mit Glaswolle und einer Sperrschicht aus Schaumstoff gefüllt. Damit ergab sich in dem 65 Liter großen Gehäuse eine Resonanzfrequenz von 44.6 Hz (vorher 47.1 Hz) und eine Gesamtgüte von 0.909 (Qmc = 1.93 , Qec = 1.72), was im Wesentlichen durch die geringere mechanische Güte bewirkt wird. Der Bassbereich kam so sehr gut rüber - bei moderatem Pegel. Auffällig war, dass selbst ohne Filter nichts nervte. Allerdings fehlte auch das "Ansprechende", was Breitbänder üblicherweise haben. Überlagert war das Ganze von etwas vorlauten unteren Mitten (die Überhöhung um 530 Hz), die das Klangbild eindunkelten. Die Höhen waren überhaupt nicht zischelig, wie das sonst oft bei Membranresonanzen des Schwirrkonus ist. Dies trug auch zum eher dunklen und wenig anspringenden Klangbild bei.

Spiel man rosa Rauschen über diese Kombination ab, fällt die Überhöhung bei 530 Hz sofort als zusätzlicher Ton aus dem Klangbild heraus. Setzt man hier einen sehr schmalbandigen Sperrkreis ein gewinnt die Kombination deutlich an Durchhörbarkeit. Je nach Geschmack kann man durch einen 2. Sperrkreis noch den Bereich zwischen 1 und 4 kHz etwas absenken.

Der Vorschlag eines Sperrkreises von L.CAO sorgt für eine sehr breitbandige und starke Absenkung der Mitten ohne das Problem der Sickenresonanz zu entschärfen. So klingt der FA-8 viel zu warm und müde.

Hier mal die entsprechenden Messungen in unserem Hörraum (die Classica stand auf 30 cm hohen Ständern ca. 50 cm vor der Rückwand). Zunächst die Messung ohne Sperrkreis (schwarze Kurve) bzw. mit empfohlenem Sperrkreis von L.CAO:


-> zwischen 350 und 600 Hz zu vorlaut
-> über 650 Hz zwar recht ausgewogen, aber deutlich zu leise

Und jetzt mit speziell angepassten "doppeltem" Sperrkreis (rote Kurve):


-> Bereich um die Sickenresonanz (500 Hz) entschärft
-> zwischen 100 und 5000 Hz weitgehend ausgewogen, nur darüber etwas zurückhaltend


HiFi-Selbstbau-Fazit:

Der L.CAO AUDIO FA-8 sieht von vorne oldfashioned bzw. retro aus. Von hinten ist der AlNiCo-Magnet ein Hingucker.

Der Frequenzgang zeigt auf Achse eine heftige Sickenresonanz um 600 Hz und eine Membranresonanz bei 9 kHz - ansonsten verhält sich der FA-8 auffallend unauffällig. Der Frequenzgang unter Winkeln nimmt schön gleichmäßig ab, womöglich auch eine Auswirkung des fehlenden Schwirrkonus. Als Dank ändert sich die Klangfarbe unter Winkeln kontinuierlich in Richtung "dunkler" - besser kann das bei einem 8" Breitbänder nicht sein.

Die Pegellinearität ist auch im Fullrangebetrieb gut (Einschränkung s.u.) - solange man es pegelmäßig nicht übertreibt. Eine Entlastung unter 80 Hz dankt der FA-8 mit höherer Dynamik im Grundtonbereich.

Der Klirrfaktor ist etwas höher als bei anderen guten Breitbändern (z.B. SONIDO SFR200 oder TANGBAND W8-1772).

Den ansonsten sehr guten Eindruck "verhagelt" leider der Bereich um die Sickenresonanz: hier stimmt die Pegellinearität nicht und der Klirrfaktor wächst über sich hinaus. Dummerweise ist dies musikalisch ein extrem wichtiger Bereich . . . Beim Hörtest fiel dieser Bereich (ohne Sperrkreis) je nach Musikmaterial (z.B. Bratschen oder Cello) unangenehm auf, lies sich durch einen speziell angepassten Sperrkreis jedoch entschärfen.

Mit einem aktuellen Preis von 375 $/Paar (+ ca. 100 $ Versand + Mehrwertsteuer + Zollgebühren) ist der L.CAO-AUDIO FA-8 nicht gerade ein Schnäppchen. Man bekommt dafür einen eher ungewöhnlich "zahmen" Breitbänder mit dunkler Timbrierung, der niemals nervt. Nach entsprechender Entzerrung kann auch seine Archilles-Ferse - die Sickenresonanz um 600 Hz - entschärft werden. Das passende Filter ist wegen hoher Kondensatorwerte in MKP-Ausführung leider auch nicht günstig und kostet ca. 150 €/Paar. Die mitgelieferten Bauteile entzerren die Sickenresonanz nicht sondern bewirken eine sehr breite, bis zu 8 dB starken Absenkung zwischen 300 und 8000 Hz - danach bleiben nur noch 84 dB Wirkungsgrad übrig.

Kompletter Datensatz von 2 Chassis (Impedanz, Schalldruck, Bündelungsgrad und Schallleistung im OCT-Format, Klirrfaktor und komplexer Frequenzgang als TXT-Datei, ZIP, 77 kB)

Kommentare  

# vr-crack 2020-09-15 18:07
Der sähe hübsch in einer Steampunk-Box aus. Gar nicht mal so schlecht. Nur das mit der Sickenresonanz ist etwas schade.
# Theo 2020-09-16 01:52
Da rennt einer bei mir offene Türen ein...Steampunk :-)
# plasma 2020-09-14 17:26
Schönes Chassis, aber leider schwer in den Griff zu bekommen. Hätte ich so schlimm nicht erwartet, gibt ja einige Messungen im Netz, die dann geschönt sein müssen. Und 40% Abweichungen bei Qts und VAS sind schon sportlich.
# Theo 2020-09-14 17:30
wir haben das Chassis irgendwie liebgewonnen. Wenn man es so hört schleimt es sich quasi ein. Jedenfalls ein Breitbänder der, außer beim Filter, nicht rumzickt.
# Kapton 2020-09-14 17:04
Eigentlich ist es doch fast schade, dass der w8-1772 immer noch die Referenz ist. Schöner Test auf jeden Fall.
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