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Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox sowie Anordnungen aus mehreren Lautsprecherboxen.
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Lautsprechersysteme weisen typischerweise in der horizontalen und der vertikalen Ebene unterschiedliche Abstrahleigenschaften auf. Dies wird im Allgemeinen gezielt genutzt, um Zuhörerflächen verschiedener Geometrie gleichmäßig zu beschallen. Eine gebräuchliche Maßnahme zur Erzielung eines definierten Abstrahlverhaltens einer Schallquelle ist der Einsatz bestimmter Lautsprechertypen oder eines Hornes zur Schallführung.
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Lautsprecherboxen können als Einzelsysteme oder in Lautsprechergruppen betrieben werden. Typische Einzelsysteme sind Lautsprecherboxen, die z. B. im häuslichen Bereich aufgestellt sind. Lautsprechergruppen werden vielfach eingesetzt, wenn größere Flächen oder Räume zu beschallen sind. Beispielsweise kommen Lautsprechergruppen bei Konzerten, z. B. bei Open-Air Konzerten oder in Hallen, zum Einsatz. Bei Lautsprechergruppen ist neben den akustischen Eigenschaften der einzelnen Lautsprecherboxen auch die Anordnung der Lautsprecherboxen zueinander zu berücksichtigen, die das Gesamtabstrahlverhalten der Lautsprechergruppe wesentlich beeinflusst. Eine häufig eingesetzte Lautsprechergruppe sind beispielsweise sogenannte Line-Arrays, bei denen Lautsprecherboxen untereinander in einer vertikalen Spalte angeordnet sind.
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DE 102 30 409 C1 beschreibt eine koaxiale Lautsprecheranordnung mit einem Hochtonlautsprecher und einem Horn, wobei das Horn ein bezüglich der Lautsprecherachse des Hochtonlautsprechers nicht rotationssymmetrisches Abstrahlverhalten aufweist.
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DD 21 267 A beschreibt eine Anordnung zur Schallwiedergabe, bei der in der Hauptabstrahlrichtung eines Hochtonlautsprechers zur Vergrößerung des Abstrahlwinkels eine Blende und lagevariable Reflexionsebenen angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, vielseitig einsetzbare Lautsprecherboxen zu schaffen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Nach Anspruch 1 weist die Lautsprecherbox ein Lautsprechergehäuse und eine Schallquelle mit einer nicht rotationssymmetrischen Abstrahlcharakteristik um eine Achse in Hauptabstrahlrichtung auf. Im Schallweg der Schallquelle ist ein akustisches Element angeordnet, das die Schallabstrahlung in wenigstens einer Abstrahlebene aufweitet oder einengt. Ferner umfasst die Lautsprecherbox eine Mechanik, über welche die Schallquelle und das akustische Element um die Achse in Hauptabstrahlrichtung der Schallquelle in unterschiedlichen Drehstellungen zueinander positioniert werden können.
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Das akustische Element bewirkt eine Änderung der akustischen Wellenfront, wobei sich durch eine Umpositionierung der Schallquelle relativ zu dem akustischen Element der Abstrahlwinkel der von der Lautsprecherbox ausgesandten Wellenfront in mindestens einer Ebene bezogen auf die Schallquelle ändert. Dadurch kann erreicht werden, dass die Lautsprecherbox sowohl für einen Betrieb in Horizontallage als auch für einen Betrieb in Vertikalstellung geeignet ist. Somit lässt sich die Lautsprecherbox für unterschiedliche Anwendungen bzw. Einsatzgebiete konfigurieren. Beispielsweise kann sie als einzelne Lautsprecherbox oder in einer Array-Anordnung aus mehreren Lautsprecherboxen (z. B. Line-Array bestehend aus einer Spalte horizontal orientierter Lautsprecherboxen) zum Einsatz kommen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung bewirkt das akustische Element eine Schallfeldaufweitung. In diesem Fall wird die Schallabstrahlung in der wenigstens einen Abstrahlebene aufgeweitet. Es ist jedoch auch möglich, dass das akustische Element eine Schallfeldeinengung in wenigstens einer Abstrahlebene bewirkt. In vielen Fällen lassen sich in Bezug auf die Abstrahlcharakteristik funktionell vergleichbare Lösungen durch schallfeldeinengende oder schallfeldaufweitende akustische Elemente schaffen.
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Das akustische Element kann in vielfältiger Weise realisiert werden. Eine Möglichkeit besteht darin, dass das akustische Element ein oder mehrere Lochpanele umfasst. Durch die Lochpanele wird der Phasengang bzw. das Laufzeitverhalten der akustischen Welle beim Durchgang durch die Löcher derart verändert, dass sich die Wellenfront nach außen krümmt, d. h. aufgeweitet wird.
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Gemäß einer anderen Realisierungsmöglichkeit kann das akustische Element eine Schar paralleler Lamellen umfassen. Durch eine Neigung der Lamellen gegenüber der akustischen Achse wirken diese als Umwegelemente, die den Schall verzögern und dadurch die Wellenfront verändern. Durch die Länge der Lamellen im Laufweg des Schalls lässt sich die Laufzeitverzögerung und damit die Deformation der Wellenfront gezielt einstellen. Anstelle einer Lamellenschar können auch andere Umwegelemente mit vergleichbarer Wirkung in den Schallweg integriert werden.
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Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Wellenfront durch das akustische Element besteht darin, ein ein poröses Material umfassendes akustisches Element vorzusehen.
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Die genannten und andere akustischen Elemente können in Transmission betrieben werden und werden daher auch häufig als ”akustische Linsen” bezeichnet. Es ist jedoch auch möglich, das akustische Element in Form eines Reflexionskörpers auszubilden.
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Ein derartiger Reflexionskörper kann z. B. als umpositionierbarer bzw. drehbarer Kern innerhalb oder teilweise innerhalb eines Horns angeordnet sein und die Abstrahlcharakteristik des Horns beeinflussen und bei Umpositionierung relativ zum Horn verändern.
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Es sind vielfältige Kombinationen der oben genannten Ausprägungen eines akustischen Elementes möglich. Sämtliche der genannten Realisierungen eines in Transmission betriebenen akustischen Elementes können kombiniert werden. Ferner kann das akustische Element auch eine Kombination aus Transmissionskörper und Reflexionskörper sein.
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Die Mechanik zur Umpositionierung des akustischen Elementes gegenüber der Schallquelle kann so ausgeführt sein, dass die Schallquelle in Bezug auf das Lautsprechergehäuse umpositionierbar (z. B. drehbar) ist. In diesem Fall kann das akustische Element beispielsweise lagefest an dem Lautsprechergehäuse angebracht sein.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Mechanik so auszuführen, dass das akustische Element in Bezug auf das Lautsprechergehäuse umpositionierbar ist. In diesem Fall kann beispielsweise eine gegenüber dem Lautsprechergehäuse nicht drehbare Schallquelle eingesetzt werden.
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Die Schallquelle kann einen linearen bzw. linienförmigen Verlauf aufweisen und beispielsweise durch den Diffraktionsspalt eines Horns (sogenanntes Diffraktionshorn) realisiert sein. Ein solches Horn weist typischerweise in der durch den Verlauf des Diffraktionsspalts definierten Ebene einen kleineren Abstrahlwinkel als in der dazu senkrechten Ebene auf. Es ist jedoch auch möglich, eine Schallquelle mit linearem Verlauf in anderer Weise zu realisieren, z. B. durch Verwendung eines linienförmigen Schallerzeugers wie beispielsweise ein Bändchenlautsprecher, eines Air-Motion-Transformers (AMT) oder einer linearen Anordnung vieler kleiner Quellen (z. B. eine Zeile kleiner Kalottenhochtöner).
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Die Mechanik kann eine die Schallquelle lagernde Drehmechanik aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, die Lage-Umpositionierung zwischen der Schallquelle und dem akustischen Element durch ein Verdrehen der an der Drehmechanik angelenkten Schallquelle herbeizuführen. Allgemein können jedoch auch andere Mechaniken zur Umpositionierung, z. B. Umsteckhalterungen oder dergleichen, vorgesehen sein, und es ist auch möglich, dass die Umpositionierung nicht über eine mit der Schallquelle in Eingriff stehende Mechanik, sondern über eine mit dem akustischen Element in Eingriff stehende Mechanik erreicht wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox mit einem Lautsprechergehäuse und einer Schallquelle mit nicht rotationssymmetrischer Abstrahlcharakteristik um eine Achse in Hauptabstrahlrichtung, die mittels einer Mechanik gegenüber dem Lautsprechergehäuse um die Achse in Hauptabstrahlrichtung in unterschiedlichen Drehstellungen positionierbar ist. Ferner umfasst die Lautsprecherbox eine Positioniermechanik zum Positionieren wenigstens eines akustischen Elements, das die Schallabstrahlung in wenigstens einer Abstrahlebene aufweitet oder einengt, in den Schallweg der Schallquelle und zum Entfernen des akustischen Elements aus dem Schallweg der Schallquelle.
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Durch eine Umpositionierung der Schallquelle kann wie bereits erläutert das Abstrahlverhalten der Lautsprecherbox an die jeweilige Anwendung (Lautsprechergruppe oder Einzellösung) bzw. die jeweilige Stellung der Lautsprecherbox (liegend oder stehend) angepasst werden. Das akustische Element wird jedoch nur in einer dieser beiden Stellungen benötigt und kann in dieser einen Stellung mittels der Positioniermechanik (z. B. Klapp-, Schwenk- oder Schiebemechanik) vor die Schallquelle gebracht werden oder z. B. in dieser einen Stellung über ein Kupplung nachträglich an der Lautsprecherbox angebracht werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Gruppe von horizontal orientierten Lautsprecherboxen;
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2 eine perspektivische Darstellung einer für den Stand-Alone Betrieb geeigneten vertikal orientierten Lautsprecherbox;
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3 eine perspektivische Darstellung einer für den Betrieb in einer Lautsprechergruppe geeigneten horizontal orientierten Lautsprecherbox mit akustischem Element;
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4 eine perspektivische Darstellung der für den Stand-Alone-Betrieb umkonfigurierten vertikal orientierten Lautsprecherbox aus 3 mit akustischem Element;
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5 eine Horizontalschnittdarstellung entlang der Schnittlinie H1-H2 in 3;
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6 eine Vertikalschnittdarstellung entlang der Schnittlinie V1-V2 in 3;
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7 eine Horizontalschnittdarstellung entlang der Schnittlinie H3-H4 in 4;
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8 eine Vertikalschnittdarstellung entlang der Schnittlinie V3, V4 in 4;
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9 eine perspektivische Ansicht einer akustischen Linse mit mehreren Lochpanelen;
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10 eine perspektivische Ansicht einer akustischen Linse mit einer Schar aus parallelen Lamellen;
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11 eine perspektivische Darstellung einer weiteren umkonfigurierbaren Lautsprecherbox mit einer Positioniermechanik für das akustische Element; und
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12 eine perspektivische Ansicht eines Line-Arrays.
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1 zeigt eine Anordnung aus drei horizontal orientierten, übereinanderliegenden Lautsprecherboxen 100. Eine derartige Anordnung von Lautsprecherboxen 100 tritt beispielsweise in sogenannten Line-Arrays auf, in welchen die Lautsprecherboxen 100 möglichst nahtlos in einer vertikalen Spalte angeordnet sind. Um das Abstrahlverhalten des Line-Arrays definiert zu erweitern und die Hörfläche gleichmäßig zu beschallen, weisen die Lautsprechergehäuse 1 der Lautsprecherboxen 100 eine leicht konische Form auf, damit benachbarte Lautsprecherboxen 100 zueinander geringfügig angewinkelt in dem dann etwas gekrümmten Line-Array ausgerichtet werden können.
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Im Folgenden wird von der Längsdimension, der Querdimension und der Tiefe eines Lautsprechergehäuses 1 einer Lautsprecherbox 100 gesprochen, wobei die Längsdimension als die größere der beiden in Frontansicht auftretenden Dimensionen definiert wird. In 1 ist die Längsdimension der Lautsprecherbox 100 also horizontal und die Querdimension der Lautsprecherbox 100 vertikal ausgerichtet. In Längsrichtung der Lautsprecherbox 100 können mehrere nebeneinanderliegende Treiber vorhanden sein, z. B. zwei außenliegende Treiber 2a, 2b und ein zentraler Treiber (nicht sichtbar), der in ein Horn 3 mündet. Der zentrale Treiber kann z. B. ein Hochton-Treiber sein. Die Längsdimension kann z. B. mehr als doppelt oder dreifach so groß wie die Querdimension sein.
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Bei den in 1 dargestellten Lautsprecherboxen 100 weist das Horn 3 einen Diffraktionsspalt 3a auf, welcher in Vertikalrichtung orientiert ist. Dadurch wird erreicht, dass der vertikale Abstrahlwinkel der Hochton-Schallwelle relativ klein ist, während der horizontale Abstrahlwinkel des Horns 3 wesentlich größer gestaltet werden kann. Für den Einsatz in einem Line-Array kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der durch die Form des Horns 3 vorgegebene horizontale Abstrahlwinkel etwa 100° umfasst, während der (ebenfalls durch die Form des Horns 3 vorgegebene) vertikale Abstrahlwinkel einer einzelnen Lautsprecherbox 100 lediglich etwa 20° umfasst. In einer Line-Array-Anwendung sollte dieser vertikale Abstrahlwinkel einer einzelnen Lautsprecherbox 100 etwa 25° nicht übersteigen.
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2 zeigt eine Lautsprecherbox 200, die für den Stand-Alone Betrieb geeignet ist. In dem hier dargestellten Beispiel ist sie hochkant orientiert. Gleiche oder ähnliche Teile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Einzeln betriebene Lautsprecherboxen 200 werden typischerweise in Hochkantstellung orientiert. Das hat zum Teil optische als auch akustische Gründe, da bei einem System mit mehreren Treibern 2a, 2b eine vertikale Anordnung im Allgemeinen den Abstrahlanforderungen (horizontal breit, vertikal eng) besser entspricht. Die in 2 dargestellte Lautsprecherbox 200 unterscheidet sich insofern von der in 1 dargestellten Lautsprecherbox 100 dadurch, dass der Diffraktionsspalt 3a des Horns 3 in der Längsdimension der Lautsprecherbox 200 verläuft. Darüber hinaus gelten bei einer als Stand-Alone Lösung eingesetzten Lautsprecherbox 200 andere Abstrahlanforderungen als bei den in 1 dargestellten Lautsprecherboxen 100 im Line-Array. In Bezug auf die Hochton-Schallwelle kann es günstig sein, wenn in Horizontalrichtung ein Abstrahlwinkel von etwa 80° erreicht werden kann. In Vertikalrichtung soll der Abstrahlwinkel der Hochton-Schallwelle größer als die für Line-Array-Anwendungen maximal zulässigen Abstrahlwinkel sein und z. B. etwa 40° betragen. Das Horn 3 der Lautsprecherbox 200 für den Betrieb als Einzelsystem muss daher eine andere Formgebung aufweisen als das Horn 3 der für den Betrieb in einer Lautsprechergruppe konzipierten Lautsprecherboxen 100.
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Die Erfindung beruht auf der Idee, dass eine für eine Lautsprechergruppe (z. B. Line Array) vorgesehene Lautsprecherbox (siehe 1) durch ein Umpositionieren einer Schallquelle mit nicht rotationssymmetrischer Abstrahlcharakteristik zu einer Lautsprecherbox (siehe 2) umfunktioniert wird, die für den Stand-Alone Betrieb geeignet ist. Da das Umpositionieren der Schallquelle insbesondere in der vertikalen Richtung noch kein brauchbares Abstrahlverhalten liefert (Abstrahlverhalten ist in der vertikalen Richtung zu eng) kommt noch ein akustisches Element zum Einsatz, das das Abstrahlverhalten für die um 90° gedrehte Lautsprecherbox geeignet korrigiert. Wie im Folgenden noch näher ausgeführt, ist es ebenfalls möglich, dass das akustische Element anstelle der Schallquelle gegenüber der Lautsprecherbox umpositionierbar ist, und dass das akustische Element sich nur in einer der Stellungen der Lautsprecherbox im Schallweg befindet.
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In den folgenden Ausführungsbeispielen wird die Erfindung exemplarisch anhand einer Schallquelle erläutert, die durch einen Diffraktionsspalt 3a (z. B. eines Horns 3) realisiert ist. Die erfindungsgemäßen Lautsprecherboxen können jedoch auch andere Typen von Schallquellen mit nicht rotationssymmetrischer Abstrahlcharakteristik nutzen. Beispielsweise kann anstelle eines Diffraktionsspalts 3a ein Bändchen-Hochtöner vorgesehen sein, dessen schaltemittierende Öffnung ebenfalls eine lineare Formgebung aufweist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen sogenannten Air-Motion-Transformer (AMT) als Schallquelle einzusetzen. AMT sind Schallwandler, welche zur Schallerzeugung eine Ziehharmonika-ähnlich gefaltete Membran aufweisen, auf welche sich mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen befinden. AMTs werden vorzugsweise als Hochtonlautsprecher im Frequenzbereich von etwa 1 kHz bis etwa 25 kHz verwendet. Sie weisen baulich bedingt ebenfalls eine langliche bzw. lineare Schallaustrittsöffnung auf. Eine weitere Möglichkeit, eine Schallquelle mit linienförmiger (d. h. quasi-linearer) Formgebung zu schaffen, besteht darin, eine lineare Anordnung von kleinen Lautsprechern (z. B. Kalottenhochtönern) vorzusehen. Sämtliche der genannten Schallquellen mit linearer Formgebung können optional mit einem Horn 3 kombiniert werden, wobei die Formgebung des Horns 3 eine zusätzliche Formung des von der Schallquelle 3a abgegebenen Schallfeldes ermöglicht. Es wird darauf hingewiesen, dass in sämtlichen nachfolgenden Ausführungsbeispielen der als Schallquelle dienende Diffraktionsspalt 3a lediglich in beispielhafter Weise zu verstehen ist und durch die oben genannten und andere Schallquellen mit nicht rotationssymmetrischer (beispielsweise linearer) Abstrahlcharakteristik, gegebenenfalls in Kombination mit einem Horn 3, ersetzt werden kann.
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Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die hier verwendeten Begriffe ”liegende” Lautsprecherbox und ”stehende” Lautsprecherbox in ihrer allgemeinen Bedeutung lediglich um 90° gedrehte Lagen einer Lautsprecherbox bezeichnen sollen. Obgleich Lautsprecherboxen in einem Line-Array typischerweise so orientiert sind, dass ihre Längsdimension in Horizontalrichtung und ihre Querdimension in Vertikalrichtung verlaufen, und dies bei für den Stand-Alone-Betrieb geeigneten Lautsprecherboxen meistens genau andersherum ist, ist es auch möglich, Line-Arrays aus Lautsprecherboxen mit einer Längsdimension in Vertikalrichtung aufzubauen und Boxen, die für den Stand-Alone-Betrieb geeignet sind, mit einer Längsdimension in Horizontalrichtung zu konzipieren. Die zu erfüllenden Anforderungen an die Abstrahlcharakteristiken bleiben davon jedoch unberuhrt, d. h. auch in diesem Fall sollte z. B. eine Lautsprecherbox im Line-Array keinen größeren Abstrahlwinkel als etwa 25° in der Vertikalen aufweisen.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lautsprecherbox 300, die sowohl fur den Betrieb in einer Lautsprechergruppe als auch fur den Betrieb als einzelne Box geeignet ist. Das Lautsprechergehäuse 1 und die Treiber 2a, 2b entsprechen den in den 1 und 2 erläuterten Teilen mit denselben Bezugszeichen. Die Lautsprecherbox 300 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Lautsprecherbox 100 dadurch, dass im Schallweg vor dem Horn 3 ein akustisches Element 4 angeordnet ist. Das akustische Element 4 kann z. B. in Form einer akustischen Linse 4 ausgebildet sein. Die akustische Linse 4 umfasst zwei Linsenelemente 4a, 4b und bewirkt eine Aufweitung des Abstrahlwinkels der Hochton-Schallwelle in der Horizontalrichtung. Beispielsweise kann das Horn 3 so ausgelegt sein, dass der Abstrahlwinkel des Horns 3 in Horizontalrichtung (d. h. quer zum Diffraktionsspalt 3a des Horns 3) ungefähr 80° und in Richtung des Diffraktionsspalts 3a etwa 20° beträgt. Die akustische Linse 4 bewirkt eine Aufweitung dieses Abstrahlwinkels z. B. auf ungefähr 100°. Damit werden die für Gruppen von Lautsprecherboxen 100 gewünschten Abstrahleigenschaften erreicht, siehe 1.
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4 zeigt die in 3 dargestellte Lautsprecherbox 300 in stehender Anordnung, d. h. hochkant orientiert mit der Langsdimension in Vertikalrichtung. Das Horn 3 mit Diffraktionsspalt 3a ist gegenüber der in 3 dargestellten Stellung um 90° umpositioniert. Die Umpositionierung kann z. B. durch eine Drehung des Horns 3 erreicht werden, welches zu diesem Zweck an einem Drehlager (nicht sichtbar) befestigt sein kann. Das Drehlager kann beispielsweise an dem Hochton-Lautsprecher (nicht dargestellt) oder an dem Lautsprechergehäuse 1 befestigt sein. Sofern nur der Diffraktionsspalt 3a oder eine andere lineare Schallquelle ohne Horn 3 eingesetzt wird, ist der Diffraktionsspalt 3a bzw. die andere lineare Schallquelle entsprechend umpositionierbar oder drehbar angeordnet.
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Nach der Umpositionierung des Horns 3 weist dieses unter Verwendung der in 3 beispielhaft angegebenen Abstrahlgrößen einen Abstrahlwinkel in Horizontalrichtung von etwa 80° und in Vertikalrichtung von etwa 20° auf. Die akustische Linse 4, die hier z. B. lagefest an dem Lautsprechergehäuse 1 angebracht ist, beeinflusst hier lediglich den Abstrahlwinkel in Vertikalrichtung und weitet diesen von 20° (siehe 3) auf 40° auf. Es wird somit ein Abstrahlverhalten erreicht, das den Anforderungen für eine Lautsprecherbox genügt, die für den Stand-Alone-Betrieb (siehe 2) geeignet ist.
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Die durch die Formgebung des Horns 3 vorgegebenen Abstrahlwinkel des Horns 3 in Richtung des Diffraktionsspaltes 3a und in Querrichtung zum Diffraktionsspalt 3a sowie die Äderung des Abstrahlwinkels durch die akustische Linse 4 können je nach Einsatzgebiet und Auslegung der Lautsprecherbox 300 in einem weiten Bereich variieren. Dies ist auch deshalb möglich, da die Abstrahlwinkel des Horns 3 und die Beeinflussung dieser Abstrahlwinkel durch das akustische Element 4 aufeinander abgestimmt werden können. Z. B. kann durch Verwendung einer die Schallabstrahlung des Horns 3 stark aufweitenden akustischen Linse 4 ein Horn 3 eingesetzt werden, das in der Richtung des Diffraktionsspalts 3a einen deutlich kleineren Abstrahlwinkel als 20° aufweist. Ferner können, wie im Folgenden noch naher erläutert, auch akustische Linsen 4 zum Einsatz kommen, die eine Einengung der Schallabstrahlung statt einer Aufweitung bewirken, wodurch dann entgegengesetzte Verhältnisse vorliegen und z. B. ein Horn 3 verwendet werden kann, dessen Abstrahlwinkel in der durch den Diffraktionsspalt 3a definierten Richtung wesentlich größer als 20° sein kann.
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Sofern die akustische Linse 4 eine Aufweitung der Schallabstrahlung bewirkt, kann das Horn 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Abstrahlcharakteristik von maximal 25° in der durch den Diffraktionsspalt 3a definierten Ebene aufweisen. In der in 4 gezeigten Stellung der Lautsprecherbox 300 kann die akustische Linse 4 die Abstrahlcharakteristik in der durch den Diffraktionsspalt 3a definierten Ebene dann auf mindestens 30° aufweiten. In der zum Diffraktionsspalt 3a senkrecht orientierten Ebene kann das Horn eine Abstrahlcharakteristik von mindestens 60° aufweisen. Bei der in 3 dargestellten Stellung der Lautsprecherbox 300 kann die akustische Linse 4 die Abstrahlcharakteristik in der zum Diffraktionsspalt 3a senkrecht orientierten Ebene dann z. B. auf mindestens 80° aufweiten.
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Die 5 und 6 zeigen Schnittdarstellungen entsprechend der Linien H1-H2 bzw. V1-V2 in 3. Eingangsseitig dem Horn 3 ist der bereits erwähnte Hochton-Treiber 5 angeordnet. Zwischen dem Hochton-Treiber 5 und dem Horn 3 ist z. B. das bereits angesprochene Drehlager 7 vorgesehen. Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, befindet sich die akustische Linse 4 im Schallweg hinter der Austrittsebene des Horns 3. In der Horizontalebene (5) wird durch die die Schallwelle nur in seitlichen Sektoren in Bezug auf die Hauptausbreitungsrichtung (d. h. die Zentralachse des Horns 3) beeinflussenden Linsenelemente 4a, 4b eine Schallfeldaufweitung erreicht, während in Vertikalrichtung (6) ein Linsenelement (hier 4b) die Schallwelle in ihrem gesamten Abstrahlbereich gleichmäßig beeinflusst und damit keine Änderung des Abstrahlwinkels in Vertikalrichtung bewirkt.
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Die 7 und 8 zeigen Schnittdarstellungen entlang der Linien H3-H4 bzw. V3-V4 in 4. Aufgrund der Umpositionierung des Horns 3 mit Diffraktionsspalt 3a relativ zu der akustischen Linse 4 liegen hier entgegengesetzte Verhaltnisse wie in den 5 und 6 vor. Das Abstrahlverhalten wird durch die akustische Linse 4 in Horizontalrichtung nicht beeinflusst (7), während in Vertikalrichtung (8) eine Aufweitung des von dem Horn 3 emittierten Schallfeldes erreicht wird.
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Die akustische Linse 4 kann in vielfältiger Weise realisiert sein. Eine erste Realisierungsmöglichkeit, die in den 3 bis 8 beispielhaft verwendet wurde, besteht darin, die akustische Linse 4 in Form von Lochpanelen bzw. Lochblechen zu realisieren. Die Lochpanele beeinflussen die Transmission des Schalls. An den Löchern tritt ein Tiefpassverhalten auf, das durch Lochgröße und Rasterabstand einstellbar ist. Der Tiefpass verursacht eine Phasengangänderung und damit ein Laufzeitverhalten, das die Wellenfront krümmt. Wie in 9 dargestellt, können auch mehrere Lochpanele 4a1, 4a2 bzw. 4b1, 4b2 übereinander angeordnet sein, wodurch die schallfeldaufweitende Wirkung der akustischen Linse 4 z. B. im äußeren Bereich, d. h. bei großen Abstrahlwinkeln gegenüber der Zentralachse des Horns 3, verstärkt wird.
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Eine andere Realisierungsmöglichkeit der akustischen Linse 4 besteht darin, Umwegelemente in das Schallfeld einzubringen. Umwegelemente im Schallfeld verlängern den Laufweg und erhöhen somit die Laufzeit und bewirken daher ebenfalls eine Krummung der Wellenfront. Eine akustische Linse 40 basierend auf dem Prinzip von Umwegelementen ist beispielhaft in 10 dargestellt. Als Umwegelemente werden hier parallel verlaufende Lamellen 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f, 40g, 40h, 40i verwendet, die gegenüber der Zentralachse z des Horns 3 geneigt angeordnet sind (die x-y Ebene ist die Öffnungsebene des Horns 3). Je länger die Umwegelement 40a, ..., 40i sind, desto stärker ist der Laufzeiteffekt und damit die Wirkung der akustischen Linse 40. Sofern die Lamellen 40a, ..., 40i in einem zentralen Bereich 41 ausgeschnitten sind, d. h. dort eine geringere Länge als bei größeren Abstrahlwinkeln aufweisen, muss der Schall bei größeren Abstrahlwinkeln einen längeren Umweg in Kauf nehmen als bei geringen Abstrahlwinkeln. Dadurch ergibt sich eine Aufweitung des Schallfeldes.
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Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung einer akustischen Linse 4 besteht darin, ein Material vor dem Horn 3 anzubringen, das die Schallgeschwindigkeit lokal verändert. Eine Verringerung der Schallgeschwindigkeit, z. B. in den in den 5 bis 8 durch die Linsenelemente 4a, 4b dargestellten Bereichen, führt ebenfalls zu einer Aufweitung des Schallfeldes.
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Es können auch akustische Linsen 4 verwendet werden, die die Schallabstrahlung in wenigstens einer Abstrahlebene einengen. Derartige „fokussierende” akustische Linsen 4 können auf denselben Prinzipien (Umwegelemente, Elemente mit Tiefpassverhalten, Medium mit unterschiedlicher Schallgeschwindigkeit) beruhen. Beispielsweise bewirken ein oder mehrere Lochpanele im zentralen Bereich des Horns 3, ein Umwegelement im zentralen Bereich des Horns 3 oder ein Element mit reduzierter Schallgeschwindigkeit im zentralen Bereich des Horns 3 (oder Elemente, die die Schallgeschwindigkeit in außenliegenden Bereichen des Horns 3 erhöhen) eine Einengung der Schallabstrahlung.
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Eine weitere Variante besteht darin, das akustische Element nicht als in Transmission betriebene akustische Linse, sondern als Reflexionskörper auszubilden, der zumindest teilweise im Schallweg vor (d. h. stromaufwärts) der Öffnungsebene des Horns 3 realisiert ist. In diesem Fall beeinflusst das akustische Element die Abstrahlcharakteristik des Horns. Durch eine Umpositionierung des akustischen Elements gegenuber dem Horn 3 kann eine gezielte Veränderung des Abstrahlverhaltens des Horns 3 in Bezug auf die durch den Diffraktionsspalt 3a definierte Ebene oder auf deren Normalebene erreicht werden.
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Die Umpositionierung des akustischen Elementes 4 (Linse oder Reflexionskörper oder beides) relativ zu dem Horn 3 mit nicht symmetrischem Abstrahlverhalten kann auf vielfältige Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann wie bereits erwähnt das Horn 3 drehbar am Hochton-Treiber 5 oder am Lautsprechergehäuse 1 angebracht sein. Z. B. weist das Horn 3 wie in den 5 bis 8 angedeutet einen runden Flansch 7 auf, mit welchem es am Hochton-Treiber 5 montiert ist und um 90° gedreht werden kann. Die Drehung des Horns 3 kann z. B. über eine kleine Öffnung (nicht dargestellt) an der Seite des Lautsprechergehäuses 1 vorgenommen werden, über welche das Horn 3 mit der Hand zugänglich ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Horn 3 über eine Steckverbindung an dem Hochton-Treiber 5 zu befestigen, sodass durch Umstecken des Horns 3 (bzw. des Diffraktionsspaltes 3a) eine Umpositionierung um 90° vorgenommen werden kann.
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Das akustische Element 4 kann lagefest an dem Lautsprechergehäuse 1 montiert sein, sofern das Horn 3 (bzw. der Diffraktionsspalt 3a) gegenüber dem Lautsprechergehäuse 1 umpositionierbar ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das akustische Element 4 relativ zu dem Lautsprechergehäuse 1 umpositionierbar ist, z. B. über eine Steckverbindung oder eine Drehmechanik. In diesem Fall kann das Horn 3 (bzw. der Diffraktionsspalt 3a) lagefest gegenüber dem Lautsprechergehäuse 1 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass sowohl das Horn 3 (bzw. der Diffraktionsspalt 3a) als auch das akustische Element 4 gegenüber dem Lautsprechergehäuse 1 umpositionierbar sind. Ferner können auch mehrere unterschiedliche akustische Elemente 4 vorgesehen sein, wobei das eine akustische Element 4 für die stehende Stellung der Lautsprecherbox 300 vorgesehen ist und das andere akustische Element 4 bei liegender Stellung der Lautsprecherbox 300 zum Einsatz kommt.
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11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das eine Lautsprecherbox 400 mit einem Lautsprechergehäuse 1 und einem Horn 3 (bzw. Diffraktionsspalt 3a) betrifft, welches mittels einer Mechanik relativ zum Lautsprechergehäuse 1 in unterschiedlichen Drehstellungen positioniert werden kann. Ferner umfasst die Lautsprecherbox 400 eine beispielsweise in Form einer Kupplung 6 realisierten Positioniermechanik für ein akustisches Element, das die Schallabstrahlung des Horns 3 (bzw. des Diffraktionsspaltes 3a) in wenigstens einer Abstrahlebene aufweitet oder einengt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird wie bereits anhand der 3 und 4 erläutert eine Umpositionierung bzw. Verdrehung des Horns 3 (bzw. des Diffraktionsspaltes 3a) vorgenommen, um das Abstrahlverhalten der Lautsprecherbox 400 im Hochton-Bereich an die jeweilige Einsatzsituation (Lautsprechergruppe oder Stand-Alone-Lösung) und Stellung der Lautsprecherbox (liegend oder stehend) anzupassen. Das akustische Element 4 wird jedoch nur in einer dieser beiden Einsatzsituationen bzw. Stellungen benötigt, weshalb die Lautsprecherbox 400 die Kupplung 6 vorsieht, über welche das akustische Element 4 in einer der beiden Einsatzsituationen bzw. Stellungen an der Lautsprecherbox 400 angebracht wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Horn 3 (bzw. der Diffraktionsspalt 3a) eine Abstrahlcharakteristik aufweist, bei der der Abstrahlwinkel in der Dimension quer zum Diffraktionsspalt etwa 100° beträgt und in der Dimension parallel zum Diffraktionsspalt etwa 20° beträgt. In diesem Fall wird in der in 3 gezeigten Stellung der Lautsprecherbox 400 der gewünschte Abstrahlwinkel von etwa 100° in der Horizontalrichtung und der gewünschte Abstrahlwinkel von etwa 20° in der Vertikalrichtung erreicht, der für den Einsatz der Lautsprecherbox 400 in einer Lautsprechergruppe (z. B. Line-Array) geeignet ist. Die Lautsprecherbox 400 ist somit in einer Lautsprechergruppe ohne akustisches Element betreibbar.
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Beim Aufstellen der Lautsprecherbox 400 in die in 11 gezeigte Stellung wird, wie anhand der 4 bereits erläutert, das Horn 3 (bzw. der Diffraktionsspalt 3a) gedreht, sodass nunmehr ein Abstrahlwinkel von 100° in der Vertikalrichtung und von 20° in der Horizontalrichtung auftritt. Darüber hinaus wird ein akustisches Element 4 (in 11 nicht dargestellt) über die Kupplung 6 an der Lautsprecherbox 400 befestigt, das die Schallabstrahlung in Vertikalrichtung auf 40° aufweitet. Das akustische Element 4 kann eine der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweisen und z. B. die Schallabstrahlung in Horizontalrichtung (die weniger kritisch als die Schallabstrahlung in vertikaler Richtung ist) unbeeinflusst lassen. Diese könnte statt bei etwa 100° auch bei etwa 80° oder in einem dazwischenliegenden Winkelbereich für beide Einsatzsituationen (Lautsprechergruppe und Stand-Alone-Lösung) liegen. Denkbar ware auch das Anbringen eines akustischen Elements, das eine Kombination aus fokussierendem (fur die Horizontalrichtung) und defokussierendem (für die Vertikalrichtung) Element ist, wobei wiederum alle vorstehend beschriebenen Realisierungsformen (akustische Transmissionslinse, akustischer Reflexionskorper) sowie Kombinationen dieser Realisierungsformen zum Einsatz kommen können. Die z. B. am Lautsprechergehäuse 1 angebrachte Kupplung 6 kann in vielfältiger Weise ausgeführt sein, z. B. als Steckkupplung mit Stecköffnungen 6a, 6b, 6c, 6d, auf welche ein derartiges akustisches Element aufsteckbar ist.
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Wenn das akustische Element 4 wie anhand 11 veranschaulicht nur in einer der beiden Einsatzsituationen der Lautsprecherbox 400 benötigt wird, kann es z. B. auch uber eine Schwenk-, Klapp- oder Schiebemechanik an der Lautsprecherbox 400 (z. B. am Lautsprechergehäuse 1) befestigt sein und in der einen Einsatzsituation vor das Horn 3 geschwenkt, geklappt oder geschoben werden. In diesem Fall ist statt der Kupplung 6 eine Schwenk- Klapp- oder Schiebemechanik (nicht dargestellt) vorgesehen, an welcher das akustische Element 4 dauerhaft befestigt ist und bei Bedarf (z. B. in der für den Stand-Alone-Betrieb geeigneten Konfiguration) wie erläutet vor das Horn 3 (bzw. den Diffraktionsspalt 3a) geschwenkt, geklappt bzw. geschoben wird.
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Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel bilden die Kupplungs-, Schwenk-, Klapp- oder Schiebemechaniken also in beispielhafter Weise verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung einer Positioniermechanik, mit welcher des akustische Element 4 in einer Einsatzsituation bzw. Stellung der Lautsprecherbox 400 in den Schallweg der Schallquelle (z. B. Diffraktionsspalt 3a, gegebenenfalls mit Horn 3) gebracht werden kann und in der anderen Einsatzsituation bzw. Stellung der Lautsprecherbox 400 aus dem Schallweg der Schallquelle entfernt werden kann. Abgesehen von diesem Unterschied gelten die zum ersten Ausführungsbeispiel (Lautsprecherbox 300) gemachten Angaben, bei welchem das akustische Element 4 in beiden Einsatzsituationen bzw. Stellungen der Lautsprecherbox 300 im Schallweg der Schallquelle angeordnet ist, auch für das anhand 11 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Schallquelle 3a, 3 so konzipiert ist, dass die Lautsprecherbox 400 in für den Stand-Alone-Betrieb geeigneter Stellung (4) ohne akustisches Element betreibbar ist (d. h. z. B. das Horn 3 das gewünschte Abstrahlverhalten von etwa 40° in Vertikalrichtung und etwa 80° in Horizontalrichtung aufweist) und über die an der Lautsprecherbox 400 befindliche Kupplung, Schwenk-, Klapp- oder Schiebemechanik ein akustisches Element in den Schallweg der Schallquelle 3, 3a gebracht werden kann, des die Abstrahlcharakteristik der Lautsprecherbox 400 in der in 3 gezeigten Stellung auf die gewünschten Werte für den Einsatz in einer Lautsprechergruppe korrigiert. Wie bereits erwähnt sollte bei Lautsprechergruppen der Abstrahlwinkel in Vertikalrichtung kleiner als 25° (z. B. etwa 20° oder gegebenenfalls noch kleiner) sein, während der Abstrahlwinkel in Horizontalrichtung entweder unverandert (z. B. etwa bei 80°) bleiben kann oder optimalerweise darüber liegt und z. B. auf etwa 100° erhöht wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Zahlenangaben zu den Abstrahlwinkeln je nach beabsichtigtem Einsatzgebiet der Lautsprechergruppe bzw. der für den Stand-Alone-Betrieb geeigneten Lautsprecherbox 400 erheblich von den beispielhaften Angaben abweichen können.
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Samtlichen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass eine eine Schallquelle 3a mit nicht symmetrischem Abstrahlverhalten aufweisende Lautsprecherbox 300, 400 durch einfache Maßnahmen (Umpositionieren der Schallquelle und/oder Umpositionieren eines akustischen Elementes 4 und/oder Hinzufügen eines akustischen Elementes 4 und/oder Austauschen zweier akustischer Elemente 4) von einer für den Einsatz in Lautsprechergruppen geeigneten Lautsprecherbox 300, 400 in eine für den Stand-Alone-Betrieb geeignete Lautsprecherbox 300, 400 umkonfigurierbar ist.
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12 zeigt ein Line-Array bestehend aus mehreren liegend orientierten, aneinanderhängenden Lautsprecherboxen 300, 400, die an einem Flugrahmen 8 befestigt sind. Die Lautsprecherboxen 300, 400 sind uber Verbindungsstücke 13, 14 zusammengeschlossen, wobei aufgrund der konischen Gehäuseform eine variable Krümmung des Line-Arrays einstellbar ist.
