Lautsprecher-Impedanz: was zwischen Box und Verstärker wirklich passiert

Als ich anfing, mich für getrennte Geräte zu interessieren, war die Impedanz für mich eine Art Steckertyp. Acht Ohm zu acht Ohm, passt. Vier Ohm zu acht Ohm, passt nicht. So ungefähr stand es auch in den Foren, in denen ich damals gelesen habe.

Das ist ungefähr so richtig wie die Aussage, ein Auto habe eine Geschwindigkeit. Es hat viele, je nachdem, wann man hinschaut.

Was mich später wirklich überrascht hat, war nicht, dass die Zahl schwankt. Das leuchtet ein, sobald man einmal eine Impedanzkurve gesehen hat. Überrascht hat mich, wie weit die Angabe auf der Verpackung von dem entfernt sein darf, was der Verstärker am Ende aushalten muss. Und dass man das mit einer einzigen Division selbst nachprüfen kann, wenn man weiß, wo die Grenze liegt.

Ohm ist keine Zahl, sondern eine Kurve

Ein Lautsprecher ist kein Widerstand. Er ist eine Spule, die in einem Magnetfeld hängt und an einer Membran klebt, dazu kommen Kondensatoren und Spulen in der Frequenzweiche und ein Gehäuse, das mitschwingt. Jedes dieser Teile reagiert anders, je nachdem, welche Frequenz gerade anliegt.

Deshalb ist die Impedanz eine Kurve über die Frequenz, keine Zahl, ähnlich wie beim Frequenzgang, nur dass diese Kurve fast nie abgedruckt wird. Sie hat typischerweise einen hohen Berg bei der Resonanzfrequenz des Tieftöners, oft einen zweiten in der Nähe der Trennfrequenz, und dazwischen Täler. Zwischen Berg und Tal liegt bei ganz normalen Boxen der Faktor zehn.

Wenn ein Hersteller trotzdem „8 Ohm“ schreibt, verdichtet er diese Kurve auf einen Wert. Das ist nicht verwerflich, man muss ja irgendetwas hinschreiben. Interessant wird es erst, wenn man weiß, wie die Norm diese Verdichtung geregelt hat.

Was „8 Ohm“ laut Norm bedeutet, und wie du es nachrechnest

Die zuständige Norm ist die IEC 60268-5, und sie wird an dieser Stelle ungewohnt konkret. In Abschnitt 16.1 steht:

„The lowest value of the modulus of the impedance in the rated frequency range shall be not less than 80 per cent of the rated impedance.“

Also: Das Minimum der Kurve darf nicht unter 80 Prozent des angegebenen Nennwerts liegen. Für eine 8-Ohm-Box heißt das ein Minimum von mindestens 6,4 Ohm. Für eine 4-Ohm-Box mindestens 3,2 Ohm.

Daraus wird eine Rechnung, die du im Laden auf dem Handy machen kannst: Nimm das kleinste angegebene Impedanzminimum und teile es durch 0,8. Was herauskommt, ist die Nennimpedanz, die die Norm noch decken würde.

Das Beispiel dazu liefert KEF selbst, und zwar freiwillig. Auf der deutschen Produktseite der LS50 Meta steht: „Nominale Impedanz 8 Ω (min. 3.5 Ω)“. Rechne nach: 3,5 geteilt durch 0,8 sind 4,4. Nach der Regel der Norm ist das eine 4-Ohm-Box. Draufstehen tut 8.

Ich will das ausdrücklich nicht als Betrug verkaufen. KEF nennt das Minimum ja, gut sichtbar, in derselben Zeile. Viele Wettbewerber verschweigen es einfach. Und die Nennimpedanz ist in der Praxis eine Einordnung für den Käufer geworden, keine geprüfte Zusicherung. Es gibt niemanden, der das kontrolliert. Nur sollte man wissen, dass die Zahl in diese Richtung ungenau ist, und nicht in die andere.

Was der Verstärker wirklich sieht

Eine Schicht fehlt im Datenblatt komplett. Die Impedanz hat nämlich nicht nur einen Betrag, sondern auch einen Phasenwinkel: Strom und Spannung laufen nicht im Gleichtakt. Für die Endstufe ist das die eigentliche Belastung, weil in genau diesen Momenten hohe Spannung und hoher Strom gleichzeitig an den Ausgangstransistoren anliegen, und deren Verlustleistung ist das Produkt aus beidem.

Keith Howard hat das für Stereophile einmal in einen Satz gepackt, der die ganze Sache erledigt:

„As far as our amplifier is concerned, then, an 8 ohm load with 60° phase angle is considerably more challenging that a 4 ohm load with 0° phase angle.“

Eine 8-Ohm-Box kann für den Verstärker also anstrengender sein als eine 4-Ohm-Box. Um das greifbar zu machen, gibt es eine Kennzahl namens EPDR, equivalent peak dissipation resistance. Sie beantwortet die Frage: Welcher reine Widerstand würde die Ausgangstransistoren genauso heiß machen wie dieser Lautsprecher? Die Rechenvorschrift stammt aus einem Aufsatz von Eric Benjamin (Journal of the Audio Engineering Society, Band 42, Nr. 9, September 1994), den Namen hat Keith Howard geprägt, und John Atkinson veröffentlicht den Wert seit Jahren in jeder Stereophile-Messung.

Vier gemessene Lautsprecher: Herstellerangabe gegen das, was die Endstufe spürt

Lautsprecher	Herstellerangabe	gemessenes Minimum	niedrigster EPDR
KEF LS50 Meta	8 Ω (min. 3,5 Ω)	im Mittelton nahe 4 Ω	1,66 Ω
B&W 705 Signature	8 Ω (min. 3,7 Ω)	5,0 Ω	2,18 Ω
GoldenEar BRX	„kompatibel mit 8 Ω“	3,24 Ω	1,53 Ω
Polk Legend L100	4 Ω (min. 3 Ω)	knapp unter 3 Ω	1,25 Ω

Herstellerangaben von den jeweiligen Produktseiten bzw. Handbüchern, Messwerte aus den Stereophile-Messberichten von John Atkinson (LS50 Meta, 705 Signature, BRX, Legend L100). EPDR jeweils der niedrigste im Bericht genannte Wert; bei der LS50 Meta 1,66 Ω zwischen 135 und 140 Hz, bei der BRX 1,53 Ω bei 135 Hz, beim L100 1,25 Ω zwischen 3,3 und 3,6 kHz, bei der 705 Signature 2,18 Ω zwischen 8,2 und 9,6 kHz. Beim Impedanzminimum der 705 Signature sind die 5,0 Ω der niedrigste Wert im Hörbereich (169–210 Hz); oberhalb von 20 kHz fällt die Kurve noch auf 4,55 Ω, was musikalisch keine Rolle mehr spielt. Die vier Modelle sind hier Messbeispiele, weil für sie belastbare Fremdmessungen vorliegen, ausdrücklich keine Kaufempfehlung und keine Warnung.

Drei der vier Boxen tragen eine 8 vorne drauf oder werden als „kompatibel mit 8 Ohm“ beworben. Alle vier laden die Endstufe mit weniger als 2,2 Ohm. Bei der LS50 Meta und der BRX passiert das im Bereich um 135 Hz, also dort, wo eine Bassdrum oder ein E-Bass ihre Energie hat. Keine exotische Ecke des Spektrums.

Atkinsons Empfehlung fällt bei allen vieren gleich aus: Der Verstärker sollte mit 4 Ohm oder weniger zurechtkommen. Bei der LS50 Meta schreibt er wörtlich, das Gerät müsse „comfortable driving 4 ohms“ sein.

4-Ohm-Lautsprecher an einem 8-Ohm-Verstärker, geht das?

Das ist die Frage, mit der die meisten hier ankommen, und nach dem Vorherigen ist die Antwort fast schon geliefert. Wer eine moderne 8-Ohm-Box kauft, betreibt in vielen Fällen ohnehin bereits eine 4-Ohm-Last. Die Trennung, vor der sich alle fürchten, findet in der Realität kaum statt.

Die Mechanik dahinter lohnt sich trotzdem, weil sie zeigt, worauf du achten musst. Ein Verstärker verhält sich wie eine Spannungsquelle: Er versucht, am Ausgang eine bestimmte Spannung zu halten, unabhängig davon, was daran hängt. Halbiert sich die Impedanz, verdoppelt sich der Strom, und mit ihm die Leistung, die abfließt. Theoretisch. In der Praxis ist irgendwann das Netzteil am Ende.

Genau das kannst du am Datenblatt ablesen. Der Marantz PM6007, ein sehr verbreiteter Einsteiger-Vollverstärker, gibt „Ausgangsleistung (8/4 Ohm RMS) 45 W / 60 W“ an. Ein idealer Spannungsverstärker müsste an 4 Ohm 90 Watt liefern. Er liefert 60. Das sind ein Drittel mehr statt doppelt so viel, und das ist völlig normal.

Was daraus folgt, ist unspektakulärer als der Ruf des Themas.

• Steht im Handbuch eine 4-Ohm-Angabe, ist die Sache erledigt. Der Hersteller hat den Betriebsfall geprüft und benannt.
• Steht dort nur 8 Ohm, heißt das nicht „verboten“, sondern „nicht zugesagt“. Bei moderaten Pegeln passiert meistens nichts; wer laut hört, treibt das Gerät in die Schutzschaltung oder in die Abschaltung wegen Übertemperatur.
• Der echte Stolperstein sind zwei Boxenpaare parallel an einem Ausgang, nicht die einzelne 4-Ohm-Box. Zwei 8-Ohm-Boxen parallel ergeben 4 Ohm, zwei 4-Ohm-Boxen ergeben 2, und da steigen auch tolerante Verstärker aus.

Wer sich das alles sparen will, hat übrigens eine Abkürzung: Bei Aktivlautsprechern stellt sich die Frage gar nicht erst, weil der Verstärker im Gehäuse sitzt und ab Werk zu genau diesen Chassis passt.

Ein Detail noch für alle, die auf einen kompakten Digitalverstärker schielen: Endstufen der Klasse D verhalten sich an niedrigen Impedanzen oft entspannter als klassische AB-Schaltungen, weil bei ihnen deutlich weniger Verlustleistung in den Transistoren landet. Ein Freibrief ist das nicht, auch sie haben ein Netzteil und eine Strombegrenzung. Aber die Angst vor der 4-Ohm-Box ist dort noch etwas unbegründeter.

Der 2,83-Volt-Trick, der keiner ist

Es gibt eine zweite Zahl, die von der Impedanz abhängt und viel häufiger falsch gelesen wird: die Empfindlichkeit. Sie steht meistens als „85 dB (2,83 V / 1 m)“ im Datenblatt.

Woher kommen diese krummen 2,83 Volt? Aus einer Verabredung. Die IEC 60268-5 definiert die Empfindlichkeit in Abschnitt 20.3.1 als Schalldruck, „referred to an input power of 1 W and to a distance of 1 m“, also bezogen auf ein Watt. Und ein Watt an 8 Ohm entspricht eben 2,83 Volt.

Der Haken: Die Spannung bleibt bei 2,83 Volt stehen, auch wenn die Box keine 8 Ohm hat. Dann ist es kein Watt mehr.

• 2,83 V an 8 Ω = 1,00 Watt
• 2,83 V an 4 Ω = 2,00 Watt
• 2,83 V an 3,5 Ω = 2,29 Watt

Eine Box, die dort, wo es zählt, bei 4 Ohm liegt, bekommt bei dieser Messung also die doppelte Leistung ab und steht damit rechnerisch 3 dB besser da als eine echte 8-Ohm-Box mit gleicher Angabe. Bei 3,5 Ohm sind es 3,6 dB. Das ist keine Kleinigkeit: 3 dB sind exakt die doppelte Verstärkerleistung, wie sie im Beitrag über Watt und Lautstärke steht.

Ich bin davon ausgegangen, hier reihenweise geschönte Angaben zu finden. Eingetreten ist das nicht. Bei der LS50 Meta maß Stereophile 84,5 dB gegenüber angegebenen 85, bei der 705 Signature 87,6 gegenüber 88, und beim Polk L100 lag die Messung mit 87 dB sogar über den angegebenen 85,5. Nur GoldenEar fällt auf, weil dort 90 dB/W/m im Prospekt stehen und 87,5 dB/2,83 V/m gemessen wurden.

Die Zahlen stimmen also weitgehend. Die Falle ist die Maßeinheit dahinter, und die überliest man leicht: „dB/W/m“ und „dB/2,83 V/m“ sind nur bei 8 Ohm dasselbe. Wer eine 4-Ohm-Box mit einer 8-Ohm-Box vergleicht, vergleicht bei gleicher Schreibweise zwei verschiedene Dinge.

Dämpfungsfaktor: die Zahl, die das Kabel auffrisst

Der Dämpfungsfaktor beschreibt, wie stark der Verstärker die Membran elektrisch im Griff hat. Er ist schlicht die Lautsprecherimpedanz geteilt durch den Innenwiderstand des Verstärkers. 8 Ohm durch 0,08 Ohm ergibt 100.

Verstärker werden mit Dämpfungsfaktoren von 500, 800 oder 1000 beworben. Diese Zahlen gelten an den Ausgangsklemmen. Zwischen Klemme und Schwingspule liegt aber noch das Kabel, und dessen Widerstand zählt genauso mit.

Welchen Dämpfungsfaktor das Kabel überhaupt durchlässt (eigene Rechnung, 2 × 3 m Kupfer)

Querschnitt	Kabelwiderstand	maximal möglicher DF	mit einem Verstärker mit DF 100
0,75 mm²	0,138 Ω	58	37
1,50 mm²	0,069 Ω	116	54
2,50 mm²	0,041 Ω	194	66
4,00 mm²	0,026 Ω	310	76

Gerechnet mit R = ρ · l / A, spezifischer Widerstand von Kupfer 0,0172 Ω·mm²/m, Leitungslänge 2 × 3 m (Hin- und Rückleiter), bezogen auf 8 Ω. Spalte 3 unterstellt einen Verstärker mit Innenwiderstand null, Spalte 4 einen mit Dämpfungsfaktor 100 (Innenwiderstand 0,08 Ω), wie ihn zum Beispiel der Marantz PM6007 angibt. Gegenprobe der Methode: Für 10 Fuß 12-AWG-Kabel ergibt dieselbe Formel 0,0317 Ω, und Benchmark Media veröffentlicht 0,0318 Ω, eine Abweichung von 0,3 Prozent.

Ein Verstärker mit Dämpfungsfaktor 800 und ein 1,5-mm²-Kabel ergeben zusammen 54. Die Zahl aus dem Prospekt ist damit praktisch bedeutungslos, sobald das Kabel liegt.

Wie viel man überhaupt braucht, ist umstritten, und ich lasse den Widerspruch hier lieber stehen, als ihn glattzubügeln. Die ältere Ingenieurskonvention sagt: oberhalb von 50 ist Schluss mit hörbaren Unterschieden. Benchmark Media argumentiert, dass Abweichungen im Frequenzgang erst oberhalb von etwa 150 wirklich verschwinden, und beziffert die Restwelligkeit bei 200 auf „only about 0.1 dB“. Dazu gehört der Hinweis, dass Benchmark Verstärker mit sehr niedrigem Innenwiderstand baut und verkauft.

Praktisch treffen sich beide Lager an derselben Stelle: Nimm 2,5 mm² statt 0,75 mm², und die Frage erledigt sich. Was darüber hinausgeht, ist Zubehörgeschäft. Mehr dazu im Beitrag über Lautsprecherkabel.

Was dabei wirklich kaputtgeht

Es hält sich hartnäckig die Erklärung, ein übersteuerter Verstärker erzeuge Oberwellen, und diese Hochtonenergie zerstöre den Hochtöner. Der Rat, der daraus folgt, stimmt. Ein zu schwacher, in die Übersteuerung getriebener Verstärker ist für Lautsprecher gefährlicher als ein kräftiger, der sauber arbeitet. Die Begründung stimmt allerdings nicht.

Rod Elliott hat das durchgerechnet und kommt zu dem Schluss, dass die zusätzliche Energie der Oberwellen „at no time“ näher als etwa 7 dB an den Grundton herankommt. Der eigentliche Mechanismus ist banaler. Beim Clipping werden die Spitzen abgeschnitten, unter der Kurve steckt dadurch mehr Fläche, und die mittlere Leistung steigt bis auf das Doppelte. Die Schwingspule kocht, sie wird nicht von Obertönen zerrissen.

Für dich ändert das nichts am Vorgehen, aber es sortiert die Prioritäten: Wichtiger als ein Sicherheitszuschlag bei den Watt ist, den Verstärker nicht dauerhaft am Anschlag zu fahren.

Worauf du beim Kauf achten kannst

Wenn du getrennte Komponenten planst, reichen vier Blicke ins Datenblatt, und keiner davon ist die große Wattzahl.

1. Nennt der Lautsprecherhersteller ein Impedanzminimum? Wenn ja, teile es durch 0,8, das ist die belastbarere Einordnung. Wenn nein, ist Vorsicht angebracht, denn wer gute Werte hat, nennt sie meistens.
2. Nennt der Verstärker eine Leistung an 4 Ohm? Das ist das eigentliche Freigabesignal. Ob daraus 60 statt 90 Watt werden, ist zweitrangig.
3. Lies die Empfindlichkeit in der richtigen Einheit. Steht dort 2,83 V und hat die Box vier Ohm, zieh drei Dezibel ab, bevor du sie mit einer anderen vergleichst.
4. Beim Kabel zählt der Querschnitt, nicht die Marke. 2,5 mm² kosten wenig und nehmen das Thema Dämpfungsfaktor aus der Gleichung.

Wie sich das bei konkreten Modellen darstellt, steht in den beiden Kaufberatungen zu Regallautsprechern bis 500 Euro und Standlautsprechern bis 1000 Euro, dort ist die Impedanz jeweils mit angegeben.

Und ein Punkt, der in dieser Aufzählung fehlt, weil er nicht ins Datenblatt passt: Wie viel Leistung du überhaupt brauchst, hängt vom Raum und vom Hörabstand ab, nicht nur von der Box. Wer im Nahfeld sitzt, kommt mit erstaunlich wenig aus.

Zwei Fragen, die dabei immer aufkommen

Kann ich eine 8-Ohm-Box an einen Verstärker hängen, der 4 Ohm angibt?

Ja, und das ist die entspannte Richtung. Eine höhere Impedanz zieht weniger Strom, der Verstärker hat es leichter. Du verlierst nur etwas Maximalleistung, beim PM6007 wären das 45 statt 60 Watt. Kritisch ist immer nur der Weg nach unten.

Warum wird mein Verstärker mit den neuen Boxen so warm?

Sehr wahrscheinlich, weil die neuen Boxen eine niedrigere Impedanz haben als die alten, möglicherweise ohne dass sich die Zahl auf dem Karton geändert hat. Die Wärme entsteht in den Ausgangstransistoren und hängt genau an der Größe, um die es in diesem Artikel geht. Solange das Gerät nicht abschaltet, ist es meist im Rahmen; wenn es abschaltet, ist es das nicht.

Was mich an diesem Thema am meisten beschäftigt hat, ist die Diskrepanz zwischen dem Aufwand, mit dem darüber gestritten wird, und dem, was am Ende zu tun ist. Die Physik dahinter ist tatsächlich anspruchsvoll. Phasenwinkel, Verlustleistung, EPDR, das sind keine Küchentischthemen. Die praktische Konsequenz passt trotzdem in einen Satz: Kauf einen Verstärker, der 4 Ohm im Datenblatt stehen hat. Die ganze Rechnerei war dann eine interessante Erklärung dafür, warum du dir keine Sorgen machen musst.