Plecionka, lica głośnika – przyczyny upalania, clipping, korozja, Eminence, B&C, SB Acoustics

Pytanie

Plecionka, lica do głośnika dlaczego się upala

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Lica (tinsel leads) przepalają się głównie wtedy, gdy przepływa przez nie prąd większy, niż przewidział to producent przetwornika lub gdy w konkretnym punkcie wzrasta rezystancja (np. przez zmęczenie, korozję, zimny lut).
• Kluczowe czynniki: nadmierna moc/ prąd, clipping lub składowa stała z wzmacniacza, zmęczenie mechaniczne przewodu, wady lub luźne połączenia, korozja oraz zbyt mały przekrój licy.

Szczegółowa analiza problemu

1. Budowa i rola licy
   • W większości głośników stosuje się tzw. tinsel wire: warstwa cienkiej folii Cu (czasem posrebrzanej) spiralnie nawijanej na rdzeń z włókna poliestrowego. Zapewnia to zmniejszenie naprężeń podczas ruchu membrany, ale kosztem nieco większej rezystancji i ograniczonej obciążalności prądowej (rzędu 3-8 A dla typowych średnic Ø0,4–0,6 mm).

2. Mechanizmy upalania
   a) Przeciążenie termiczne – wzrost temperatury z prawa Joule’a P = I²R.
   b) Przesterowanie (clipping) – sygnał o charakterze zbliżonym do prostokąta zawiera do 2× więcej mocy skutecznej przy tej samej amplitudzie; dodatkowo znacząca składowa DC.
   c) Impedancja < nominalnej dla wzmacniacza – prąd rośnie proporcjonalnie do 1/R_load.
   d) Zwarcie międzyzwojowe w cewce – nagły spadek impedancji całości, prąd płynie również przez licę.
   e) Zmęczenie i pękanie pojedynczych włosków – efektywny przekrój maleje, R punktowo rośnie → hotspot termiczny.
   f) Korozja i zimne luty – wzrost R_kontaktu → nagrzewanie → lut odpada → łuk elektryczny, przepalenie.

3. Modele cieplne
   • Typowa lica ma masę powierzchniową ~4–6 mg/cm, pojemność cieplną < 2 J/°C na 10 cm; przekroczenie 250 °C powoduje utratę ciągliwości folii miedzianej i degradację rdzenia.
   • Czas oczekiwania do przepalenia τ ≈ (c·m·ΔT_max)/(I²R) – dla 100 W RMS dostarczonych do 4 Ω woofera prąd sinus-RMS ≈ 5 A; przy clippingu efektywny prąd może dojść do 7–8 A, przekraczając margines bezpieczeństwa licy.

4. Przykłady z praktyki
   • Subwoofery samochodowe 1 Ω współpracujące z klasą D o mocy kilkuset watów – licę trzeba dobierać ≥ 0,8 mm²; wiele fabrycznych przetworników ma 0,3–0,4 mm² i przepala się przy długich sesjach SPL.
   • Głośniki estradowe: uszkodzenie części zwrotnicy (cewka w zwarciu) obniża impedancję tweetera i prowadzi do upalenia cienkiej licy w ciągu kilku sekund.

Aktualne informacje i trendy

• Wzrost popularności wzmacniaczy klasy D o wysokich prądach wyjściowych (car-audio, sound-barrowy line-array) powoduje częstsze awarie licy w starszych konstrukcjach.
• Producenci (Eminence, B&C, SB Acoustics) przechodzą na tinsel wires z plecionego Cu-Ag lub stopów CuMg o wyższej temperaturze topnienia; w dużych wooferach stosuje się podwójne lica łączone równolegle.
• W badaniach (AES Papers 2022–2023) pojawiają się czujniki rezystancji on-lead umożliwiające wczesne wykrycie wzrostu R i odłączenie sygnału.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• DC offset ≥ 200 mV z wzmacniacza 4 Ω to już 50 mA ciągłego prądu – z pozoru niewielkiego, ale przy długim czasie podnosi temperaturę ponad krytyczną.
• Brak kompensacji temperatury w zwrotnicy (np. termistor w szereg) skutkuje brakiem ochrony przed długotrwałym przegrzaniem tweetera.

Aspekty etyczne i prawne

• Sprzedaż zestawów audio jako „2000 W PMPO” bez deklaracji mocy RMS i impedancji wprowadza użytkownika w błąd, zwiększając ryzyko uszkodzeń – aspekt UOKiK/Dyrekywa 2005/29/WE.
• Pożar wywołany przewodem głośnikowym w instalacjach publicznych (kluby, hale) podpada pod Rozp. Min. Infrastruktury ws. ochrony ppoż.; licę i kable trzeba dobierać zgodnie z PN-EN 50565-1.

Praktyczne wskazówki

1. Dobór wzmacniacza i impedancji
   • Moc RMS wzmacniacza ≈ 0,6–1,0 × moc ciągła głośnika; unikać wzmacniaczy z clippingiem dłuższym niż 5 % czasu próbą limiterów.

2. Kontrola DC offsetu
   • Multimetr na wyjściu: ≤ 20 mV to wartość bezpieczna.

3. Ochrona termiczna
   • Termiczny PTC/ polyswitch szeregowo z wysokotonowym.
   • W wooferach – soft-clip DSP 4-pola dla niskich tonów.

4. Jakość połączeń
   • Lut Sn-Ag-Cu 0,5 s impulsem 380 °C, nie przegrzewać foliowej tinsel.
   • W punktach przejścia przez spider stosować igielitową koszulkę lub silikon RTV, aby uniknąć przetarcia.

5. Regularny serwis
   • Co 2-3 lata pomiar R_dc (wzrost > 10 % sygnalizuje korozję lub pęknięcia).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wymiana samej licy ma sens tylko, gdy cewka nie nosi oznak przegrzania; w przeciwnym razie regeneracja całego kosza.
• Niektóre „licy” w tanich głośnikach są aluminiowane miedzią (CCA) – parametry prądowe spadają o ~40 % względem pełnej Cu.

Sugestie dalszych badań

• Analiza trwałości nowej tinsel wire z kompozytu Cu-graphene.
• Zintegrowane czujniki rezystancji w liniach zasilających cewkę – predykcja uszkodzenia.
• Symulacje FEA dla sprzężenia ruchomej masy membrany z naprężeniem w licy.

Krótkie podsumowanie

Upalenie licy jest konsekwencją nadmiernego prądu lub lokalnego wzrostu rezystancji przewodu. Najczęściej winne są: clipping, zbyt niska impedancja, składowa DC, zmęczenie mechaniczne oraz korozja lub wady połączeń. Zapobieganie sprowadza się do właściwego doboru mocy wzmacniacza, kontroli sygnału, dobrej jakości tinsel wire, prawidłowego montażu i okresowych przeglądów. W systemach o dużej mocy warto rozważyć podwójne lica, zabezpieczenia termiczne i cyfrowe limitery – to najskuteczniejsza droga, by głośnik grał latami bez spektakularnego „odcięcia” plecionki.