スピーカーユニットの許容入力電力

質問

スピーカーユニットが焼ける原因の質問があり、回答が締め切られていますが、
私の認識と違うので確認のために質問します。
JEITA：RC8124にあるように
http://www.jeita.or.jp/japanese/standard/book/RC-8124B/#page=1
スピーカーユニットの最大許容入力電力は
最大、ミユージック、プログラム、ノイズなどの表示で1分間鳴らして2分間休止する動作を繰り返すテストであって、連続で鳴らすことが出来ない表示のはずです。
したがって、定格入力電力の2倍表示の最大表示で連続で入力されると焼けて壊れるのは当然のはずですよね？

スピーカー表示が連続入力出来る定格表示でなくて、電力が2倍の表示できる最大や4倍以上の瞬間最大表示されるのは極端に大きな数字にして売りやすくするのが目的のはずですが、
少々歪が出ても1分間以内だけなら壊れない品質保証でしかないと思います。
ご意見願います。

回答No.5

foomufoomu · ベストアンサー

＞ピンクノイズ、音楽などは波高値4(12dB)以上が普通です。
前の「お礼」で12dbがどこから出てきたのか、不思議に思っていたのですが、ピンクノイズのCF(ピーク電圧÷実効電圧）だったのですか？
しかしこれは、連続した強さで鳴っている場合の数字なので、激しく強弱がある実際の音楽での平均値は、さらに1/10～1/1000 といった値になります。
なお、CF自体は電圧での定義なので、電力だとその2乗になります。(P=E^2/R　p:電力　E:電圧　R:抵抗)　デシベルも 20*log(A) でなく 10*log(A) で計算します。デシベル→電力の計算をする場合は 電力=10^(デシベル/10) です。

＞JEITAではスピーカーの最大許容入力電力の測定方法RC8124に決まりがあります。
ああ、そうだったのですか。
しかし、定義は厳密であったとしても、使われ方のほうが千差万別なので、現実のオーディオシステムの構築では、やはり参考にしかならないです。

お礼

ピンクノイズで波高値4(12dB)は音圧変化が少なくて連続した強さで鳴っている場合の数字ですが、
言われるように激しく強弱がある実際の音楽での全体の平均値は、さらに1/10～1/1000 といった値になります。
説明のCF値4は最大強の時の話で、ピンクノイズと同条件で比較です。
弱の時は実効値がもっと小さくなるので、クラシックみたいに弱が多い音楽は全体では消費電力が小さくなり、POPなどでは大きくなります。

なお、CF自体は電圧での定義なので、電力だとその2乗になります。
ピークと実効値が電圧4倍12dBはそのまま電力では16倍相当ですが、
正弦波での実効値で表すと3dB引いて8dB2.83倍差になりますので電力実効値では8倍差です。

補足

正弦波での実効値で表すと3dB引いて｛8ではなくて9dBでした｝2.83倍差になりますので電力実効値では8倍差です。
12-3を8に単純な間違いで、 おちょこちょいで済みません。
なおPA用スピーカーでは3dB分を足して最大音圧を大きく表示しているものがあります。

回答No.8

iBook 2001（@iBook-2001）

またまた　iBook-2001です♪

回答＃７に頂きましたコメントについて、、、、
『メーカーが表示する必要がないと思います。（中略）どう思われますか？ 』

どうでしょうかねぇ。。。　御質問者様や私を含めた御回答者様の範囲では「すでに知っている数字表現」ですが、実際には必要性すら理解していない「普通の人」にとって、大きい数字がアピールと成る事も現実ですから、「商業的」に考えた場合、強く否定しなくても良いのでは無いか？
（事実、一定の条件下で「壊れない」と思われる範囲を表記しているだけですし。。）

あと、実際の音楽信号、波形観測をしますと、かなり異様な形状の部分も多々存在しています。
おおよそ上下対象の、、、とは考えられない部位が案外多かったりします。
1/8なんて言うのは長年の経験則から導いた指標に過ぎません。おおよそこんな感じ。という実体に後から「おそらくこういう事だろう」という理論付けを行なったのでしょう。

現代ならコンピューターでいろんな条件を元に解析、シミュレーションが可能ですが、解析パラメーターをチョットいじれば結果は全く違ったりします、むしろ「経験則／実体」とほぼ同じ結果が出るパラメーターを探した。という可能性すら否定は出来ませんからねぇ。

ところで、スピーカーの歪み率って、実体をご存知でしょうか？
ごく一部の製品で「高調波」だけは公表している事も有りますが、、、、

技術論／学術論で考えた場合、現用のスピーカー、こんな物が実用に成っているのか？と思ってしまうかもしれませんが、、、（爆笑）

一般の人なら、「おれのスピーカーは１００Wだ！」、「我家のは７０Wだなぁ。。。」、ていう話題にしか「ワット数」の実用的意味は無いのです。
一般家庭内なら、よほど低能率なスピーカーで大きめの音を求めない限り、実際には１W程度で聞いていたりしますからねぇ（苦笑）

純粋に理論的考えや技術的考えとかに興味を持った人や、限界領域のハイパワー運用をする人だけが、実情を理解していれば、それで良いのでは無いでしょうか？

スピーカーのインピーダンス特性等も、測定という条件下で観測出来た範囲だけで、実際の多用に変化する音楽信号では、はたしてどうなっているのか、観測する事が出来ません。
理論的な考え方としては、非対称波形の瞬間、もしかすると非常に低いインピーダンス相当に成ったり、非常に高いインピーダンス状態に成ったりする可能性が有るとも。。。

オーディオの学術研究はかなり古い時代に確立し、ソレ以降、あまり探求されてません。
そして、古い時代の研究でも「スピーカーのワット数」は単なる結果であって、必用なのは「得られる音（スピーカーから出る音）」と、それを聞いたときの「人間の聴感特性」で終結しています。

「得られる音」の大きさ等に、ワット数は全く考えていません。
ワット数が２倍になってもスピーカーの変換効率「能率」の違いという現状が大きいからでしょう。
少し極端な例ですが、１００Wで鳴っているスピーカーよりも、１Wで鳴っているスピーカーの方が「大きい音」が得られる。という場合も有り得ますから、、、、
（82dB/w/mと103dB/w/mのスピーカーなら、、、、ねぇ。）

『少々歪が出ても1分間以内だけなら壊れない品質保証でしかないと思います。』
なにかの異常で、聴くに耐えない大音量が出て、そのまま放置せず、すぐに「音を止める」ことで、壊れずに済む。というダケです。

お礼

実際の使い方で変わるので指標なのは良く分かります。
家電品は支障の無い状態で連続して使う定格入力電力を表示してメーカーが保証するのですから、スピーカーも一部の高級品などで表示している定格許容入力電力（実効値RMS）だけで良いですよね。

　使い方を知っている人には最大とか瞬間入力とかは正弦波波高値1.4以外の音楽等ではピークで歪んで使えないので関係ない表示と思うのですが。

回答No.7

iBook 2001（@iBook-2001）

再び iBook-2001 です♪

なるほど、補足にありました『なぜ家電の電球などのように定格許容入力電力だけで表示しないのか疑問が解けません。』
これは、電球等はワット数で明るさがほぼ決ってくるから、ワット数を基準としているのですが、スピーカーの場合は「ワット数」で音質も音量もワカラナイから、ワット数を基準とした考えに意味が無い、という風に考えて下さい。

スピーカーユニットの場合、机上数値としてのワット数を大きくするのは、実に簡単な事です。
基本的にはVC(ヴォイスコイル）の温度上昇が少なければ、相当大きな電力を扱う事が出来ます。

コイルに用いる電線を太くすればより多くの電流を扱えるのはご存知だと思います。
しかし、太い線を使うと同じインピーダンス値にする為、より長い電線をたくさん巻く必用が出て、大型に成るから磁気ギャップを広くする必用が出て、磁気効率が低く成ってしまいます。
単純に言えば、高耐入力化＝低能率化　にもなってきます。
ワット数はハイパワーだけど、得られる音響エネルギーはローパワーって。。。

また、実際の音声信号や音楽信号は「一定のテスト信号」とは全く違うので、どんなに基準を設けて規格を決めても、実際の耐性という実用範囲では、測定値のワット数に実用性が無い、あくまで指標と成る重要な数値の一つ。という事ですし、、、

結局は、一番最初にご指摘されていた「少々歪が出ても1分間以内だけなら壊れない品質保証でしかないと思います。」と言う程度の考え方で良いと思いますよ。

いや、私なら「一定の条件を満たした場合、1分間以内だけなら壊れない、だろう。という指標でしかない。」って思ちゃいますけれどね（笑）

さぁ～て、今夜はこれからビールをぉ～～（^o^

お礼

実際の音声や音楽信号に似せたテスト信号では、実用性が無くて、指標と成る重要な数値の一つだけという事はよく分かります。
低音や高音が大きかったりで信号の周波数特性で変わるのでユーザーが注意して使わないといけないとは思いますが、歪ませて使う人はいません。

最大と瞬間最大は歪むが壊れないかだけのテストであって、ピークが完璧に歪まないのは定格だけです、
それに正弦波は1でも音楽などの入力実効値は1/8以下でしかありませんので無意味のはずです。

それだからこそ仕様周波数範囲の正弦波でスイープして連続で鳴らして歪が出ない定格許容入力電力だけを表示すれば良くて、
最大入力は2倍に、瞬間最大は4～10倍表示に無条件に出来るのですから定格以外をメーカーが表示する必要がないと思います。
最大と瞬間のトータル入力電力は、平均すると定格より小さいのでボイスコイルが焼ける心配が無いし、歪が出るし、完全に壊れないかをテストするだけです。
どう思われますか？

回答No.6

iBook 2001（@iBook-2001）

ごめんなさい、今日はかなりヨッパ～（ヒック）なんですが、、、

JEITA　元のEITAって、私は全く信頼していません。。。。。

一面では良い指標ですが、旧来の「新JIS」を基本に考えていますよぉ。。。

ヨッパの無駄話、、ごめんなさい。

お礼

ありがとうございます。
JISにもJEITAと同じことが書いてあります。
http://kikakurui.com/c5/C5532-2014-01.html
定格入力電力はノイズでもするみたいにかいてありますが、最終テストでは歪が分からないでの入力出来る電力さえ判れば良いのノイズテストが多いように解釈できる文章にも思いますが、
周波数特性、歪率特性、インピーダンスとQ値測定には正弦波でしないと判らないわけで、
ユニットの時は正弦波で定格入力電力を測定。
システムにした場合は、周波数特性などは正弦波でしても、
連続入力使用出来る定格入力電力と、
1分間だけ入力出来る最大入力電力と、
1秒間だけ入力出来る瞬間入力電力
はピンクノイズを低音と高音を低下させて波高値を2.0位にリミット圧縮した信号で行うと想像します。
なぜ家電の電球などのように定格許容入力電力だけで表示しないのか疑問が解けません。
ユニット表示でもRMSではなくて、MAX表示にして最大入力や瞬間入力電力のものがあるようです。

回答No.4

tetsumyi

少々歪が出ても1分間以内だけなら壊れない品質保証でしかない
その通りだと思います。
通常のオーディオではマイクなどを使ってハウリングが起きることは想定していませんから、それで良いのではないでしょうか。
レコードの針で音を拾ってハウリングとか、マイクを使うカラオケでは当然それなりの選択をしなければならないでしょう。
マイク使用では通常リミッターやコンプレーサーを使います。
第一レベルオーバーやハウリングを起こすことは設計者の想定外です。
知らないでスピーカが焼き切れたとしても、それは使用者の無知です。
自身でアンプ、スピーカを選択したのですから、メーカは責任を問われることはありません。

お礼

まさにそのとおりと理解できます。
正しく使えば問題ないのですよね。

回答ありがとうございます。

回答No.3

foomufoomu

iBook-2001さんが書かれたように、たぶん、スピーカーの定格の測定方法に、決まりはないと思います。各社各様の測定方法を使っているのではないかと思います。
で、重要なのは、音楽のパワーは時々で大きく変化して・・・こちらの中ぐらいに音楽の波形が出てますが、
http://ifi-audio.jp/retro.html
このグラフの最大と最小で60dbの差があるとしたら、電力では100万倍の差です。・・・db単位で表す世界では、１０倍ぐらいの差は、無いに等しいようなものという事です。

アンプのワット数は、前のグラフの最大値を出力できるように選ぶのが正しい選び方で、スピーカーのワット数は、その平均ぐらい以上であればよい事になります。
元になる音楽ソースとしてどのようなものを使うか、平均はどの部分で考えるのか、あたりで、さまざまな考え方が生まれるでしょう。メーカーの測定も、ユーザーの使い方もです。
なので、iBook-2001さんの書かれたように、スピーカーのワット数は参考にしかならない。わけです。

お礼

回答ありがとうございます。
JEITAではスピーカーの最大許容入力電力の測定方法RC8124に決まりがあります。
スピーカーシステムになった場合はピンクノイズで約100Hz位以下と5kHz以上位を6dB/octで低下させ、さらに、音楽近似の波高値4位をリミッターで波高値2位に圧縮した信号で振動板振幅を抑えた最大入力テストをするようで、世界中の測定規格はほぼ同じらしいのです。
スピーカーの最大ワット数はそのような条件で1分間鳴らし、２分休ませることで保証する表示ですから、
低音や、高音が巨大で規格オーバーになる使い方では壊れると思います。

半分になる連続で鳴らせる定格許容入力電力rmsで計算するのが正しいと思います。
歪を観測する必要上、正弦波でするしかないはずです。
この場合でもFs以上高音まで出ても最大許容入力電力同様に低音と高音を低下した信号？かも分かりません。

紹介頂いた記事で音楽のピークが大きいので実際の実効値が小さいのは、
定格出力でピークをひずみ無く再生している時は実際の平均実効値が1/8位なので、定格出力の1/8出力時での消費電力表示にして、最大で鳴らしている時の実際に近づけた表示のことに関連していると思います。
正弦波は波高値が1.4（3dB)ですが、ピンクノイズ、音楽などは波高値4(12dB)以上が普通です。
それでピークと実効値差が電力で約１/8ですが、ピークが実効値の解釈では電力差が16倍になり、実際に小出力で聴いている時の消費電力は1W（ピークで8W＝解釈違いでは16W）以下のはずです。
波高値（クレストファクタCF）は殆ど話題になっていないのですが、PCでWave波形のピークと実効値をレベルメーター観測できます。

回答No.2

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

ご意見、ごもっともだと思います。
また、foomufoomu様のおっしゃる事も理解いたします。

まず、規格において、低域から高域まで「フラットな信号」は扱わない。というポイントに注目してください。
ウエイティングネットワークで帯域制限された信号で測定します。
さらに、実際の電力を観測するのではなく、スピーカーに加わった「電圧」を測定し、そこから「公称インピーダンス」にそって電力値を算出しています。

さらに厄介なのは、必ずしも「この規格」で実測しているかどうか？という部分もあり得ます。全世界共通規格って言う物でもありませんし、、、、、

さて、スピーカーが飛んだ事例ですが、私の場合１本最大80Wというユニット、片chに４発、計算上は最大320Wのスピーカー、50W+50Wのアンプで、ほぼピークランプ付きっぱなし状態に置けるリハーサルから含めて6時間ほど運用。後日合計8発のユニット内に２本断線していたのを確認した事が有ります。

アンプの能力から、スピーカーを壊す電力供給は不可能なので、アンプがクリップして異常な信号（過度な歪み）が出て、それによって「動作」に大きな負荷が発生したのではないか？と想像しています。

過大振幅等は単なる電力事情とは違う、メカニカルな部分で問題があるはず。おそらく以上振幅で、たまたま組み立てバランスが好ましく無かった個体で磁気回路等にVCが擦られ断線したんじゃないか？などと憶測しています。

下手な歪みが無ければ、、、という考え方では、スピーカーの耐入力より大きな余裕を持つハイパワーアンプでの安全性。という可能性も否定しきれないと思いますが、いかがでしょうかねぇ(^o^汗

まぁ、聞いていて「異音」が感じられた状態は、そこが限界。ワット数なんか、あまり当てにしない。あくまで参考値って言うのが、私の持論です（爆笑）

お礼

回答ありがとうございます。

確かにスピーカーは中音域での定格入力許容電力の保障しかしていないので低音、高音では当てはまらないことがあると思います。

スピーカーユニットはFs以上-10dB低下する周波数帯をまあまあの歪で再生できることや、故障しない電力を定格入力電力として表示するはずで、ピンクノイズでは歪具合が分かりませんから、正弦波で測定しているはずと想像しています。

ユニットは定格入力電力の表示が主流らしいのですが、アッセンブリーメーカーがスピーカーシステムとして市販する場合は、
定格許容入力電力の2倍の最大とかMAXとか表示が主流です。
しかも4倍以上の瞬間最大許容入力電力なのに2倍の最大許容入力電力と表示したりもしているようで、スピーカーの表示は曖昧です。

最大80Wは定格40W？又はひょっとして20W？ではないですか？
片chに４発で160Wなら50Wのアンプで、ほぼピークランプ付きっぱなし状態なら最大出力か？矩形波で100Wになったこともあるのでは？
もしも定格が20Wだったなら80W定格入力電力でアンプが100Wで壊れた？
と考えるのは極端ですが、メーカーの仕様が100％正しいとは限らないと思います。
スピーカーの耐入力より大きな余裕を持つハイパワーアンプでの安全性。という可能性は定格入力以上で巨大歪みで出力が定格出力の2倍になるので歪むから、歪まないようにもっと大きな出力にすると言うことと思いますが、
スピーカーが歪むのならそれ以上大きな出力にしないようにするのが本筋のはずです。
異音が感じられた状態は歪が出て定格入力電力以上になっているのでそこが限界でそれ以上入力するともっと歪むと思います。

今でもアンプとスピーカー定格電力はどれが良いのかは曖昧ですが、
アンプがAC100としてスピーカーが60W電球だったとして、
どうしてスピーカーだけがAC141V入力で電球を120Wで1分間点灯させて2分間消灯して、又1分間点灯を繰り返す最大許容入力電力表示をしないといけないのでしょうか？疑問が解けません。

回答No.1

foomufoomu

厳密な規格の話は分かりませんが、
たとえば、10W出力のアンプに、定格10Wのスピーカーをつないだ場合、正弦波やそれに近いハウリング音を鳴らすと10秒ぐらいでスピーカーが焼き切れてしまいます。（実体験です）
正弦波などに比べると、音楽の平均電力は、瞬間最大電力よりはるかに小さいので、普通、スピーカーが焼き切れることはありません。
オーディオマニアは、100Wのアンプに10Wのスピーカーをつなぐなども、当たり前にやっています。（それなりに音量には注意しますが）
アンプのワット数は、(瞬間)最大出力を表したものですから、これが十分大きくないと、瞬間的なピークが歪んだ音を聞いていることになるからです。

お礼

回答ありがとうございます。
10W出力のアンプでハウリングで10Wが出てスピーカーが焼き切れてしまうアンプもスピーカーも定格以上では歪むか壊れると思うのですが、不思議ですね。
良ければスピーカー品番とか測定方法とか記事とか詳しく願います。

音楽の平均電力は、ピークと平均との差が12dB位が多いので、
消費電力実効値は定格出力の1/8出力位でしか無いと言う記事を今も検討しています。

余裕があれば良い音がするだろうと、100Wのアンプに10Wのスピーカーをつないでも小出力なら問題なくても注意が要るので良い方法ではないと思います。
アンプがハウリングでは定格出力までにしかならないが、巨大歪では定格の2倍出力になるので、それでスピーカーが壊れるのではないかと想像しています。