DE102011056028A1

DE102011056028A1 - Mehrwegelautsprecher

Info

Publication number: DE102011056028A1
Application number: DE102011056028A
Authority: DE
Inventors: Vadim Bogdanov
Original assignee: Prodigitalive E K
Current assignee: Prodigitalive E K
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: EP2789168A1; DE202011052442U1; DE102011056028B4; US9167341B2; US20140348347A1; WO2013083425A1

Abstract

Die Erfindung betrift einen Lautsprecher zur Beschallung eines Raumes mit einem Hochtöner mit einer Hochfrequenz-Membran, die im Betrieb einen Hochfrequenz-Schallkegel mit einer Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung erzeugt und mit wenigstens einem weiteren Töner mit einer weiteren Membran und einer weiteren Hauptabstrahlrichtung, wobei die Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung quer zur weiteren Hauptabstrahlrichtung angeordnet ist, wobei die Hochfrequenzmembran einer Reflexionswandung gegenüber um einen Freiraum beanstandet angeordnet ist und die Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung im Betrieb auf die Reflexionswandung gerichtet ist und der Freiraum Öffnungen zum Austritt von Hochfrequenzschallwellen zum zu beschallenden Raum hin aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Lautsprecher, insbesondere Mehrwegelautsprecher sind im Stand der Technik natürlich hinlänglich bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 10 2008 016 570 A1 ein Mehrwegelautsprecher bekannt.
Aus der DE 30 37 496 A1 ist ein Lautsprecher mit mehreren Einzellautsprechern bekannt, die derart aufeinander innerhalb eines Lautsprechergehäuses gerichtet sind, dass die Schallabstrahlungsrichtung jedes Lautsprechers auf eine Mittelachse eines Trichterhalses gerichtet ist. Hierbei strahlen alle Lautsprecher dennoch nur zur Vorderseite durch den Trichterhals hin ab.
Aus der DE 40 36 152 A1 ist eine Lautsprecheranordnung in einem Mehrwegesystem bekannt, wobei Lautsprecher für Tiefton und Mittelton starr nach vorne weisen, während der Lautsprecher für Hochton drehbar gelagert ist. Auch hier wird der Abstrahlkegel des Hochtöners schmal gehalten.
Aus der DE 21 09 758 A1 ist eine Lautsprecherbox mit aktivem Hilfslautsprecher bekannt. Beide Lautsprecher sind über ein zusammenhängendes Volumen miteinander verbunden, wobei die innerhalb des Volumens erzeugte Kompression des einen Lautsprechers durch die Membranbewegung des anderen Lautsprechers kompensiert wird.
Aus der EP 0204106 A1 ist ein Lautsprechersystem bekannt, wobei zwei Einzellautsprecher an einer Vorderseite einer Box in einem Winkel zueinander angeordndet sind und zur Vorderseite hin abstrahlen.
Aus der US 4,006,308 ist eine Lautsprecheranordnung mit um ein Gehäuse außen angeordneten Einzellautsprechern bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Lautsprecher mit einem verbesserten räumlichen Abstrahlverhalten zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch einen eingangs genannten Lautsprecher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Lautsprecher ist ein Mehrwegelautsprecher, der zumindest einen Hochtöner und einen davon beabstandeten und separat ausgebildeten weiteren Töner, vorzugsweise einen Mittel-/Tieftöner aufweist. Für eine weitere Ausführungsform der Erfindung sind statt eines gemeinsamen weiteren Töners ein separater Mitteltöner und ein separater Tieftöner und/oder nochmals weitere Töner vorgesehen.
Erfindungsgemäß weist der Hochfrequenztöner eine Hochfrequenz-Membran auf, die einer Reflexionswandung gegenüber um einen Freiraum beabstandet angeordnet ist und einen von der Hochfrequenz-Membran im Betrieb vorzugsweise senkrecht abgehenden Hochfrequenz-Schallkegel mit einer Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung erzeugt. Die Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung ist vorzugsweise senkrecht auf die Reflexionswandung gerichtet.
Der Freiraum weist Öffnungen zum Austritt der Hochfrequenzschallwellen zum zu beschallenden Raum hin auf. Dadurch wird der Abstrahlkegel der hohen Töne in den zu beschallenden Raum hinein vergrößert.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Öffnungen des Freiraumes vorzugsweise nicht nur zur Vorderseite, sondern auch zu den Seiten hin ausgebildet und ggf. sogar zur Rückseite hin. Durch die Ausrichtung des Hochtöners auf eine Reflexionswandung hin wird das, gemäß dem Stand der Technik, im Wesentlichen eindimensionale Abstrahlverhalten der Hochfrequenzen weiter gestreut, da die von der Reflexionswandung reflektierten Hochfrequenzen durch alle Öffnungen des Freiraumes hindurchtreten können und somit ein Abstrahlverhalten aufweisen können, das zumindest in drei Richtungen in den zu beschallenden Raum hinein gerichtet ist. Die Reflexionswandung kann eine ebene Oberfläche oder eine unebene Oberfläche aufweisen. In der zweiten Ausführungsform der Refelxionswandung sind vorzugsweise kleine, schräg gestellte Parzellen vorgesehen, die Reflexionen in Richtung der Öffnungen des Freiraumes befördern. Die Reflexionswandung trennt den Resonanzraum vorzugsweise vollständig vom Freiraum. Beide Räume sind akustisch entkoppelt und vollständig voneinander getrennt.
Vorzugsweise ist der Freiraum zwischen dem Hochtöner und dem wenigstens einen weiteren Töner vorgesehen.
Der weitere Töner ist günstigerweise in einer Wandung eines Resonanzraumes angeordnet, der vorzugsweise zum Erdboden hin gesehen unterhalb des Freiraumes im Lautsprecher vorgesehen ist. Der Resonanzraum ist vorzugsweise auf die Frequenzen der weiteren Töne, insbesondere der tieferen Töne oder ggf. mittleren Töne dimensioniert. Dadurch ermöglicht es der Resonanzraum, die Energie der weiteren Töne, die nicht über die Vorderseite hin in den Raum abgestrahlt wird, sondern nach hinten in den Resonanzraum hinein abgestrahlt wird, durch Schwingungen der Wandungen des Resonanzkörpers aufzunehmen und auch in die anderen Raumrichtungen, insbesondere seitlich oder über die Rückwandung abzustrahlen.
Diese Eigenschaft des Resonanzraumes ist für Hochfrequenzen nicht mehr oder nur noch sehr viel geringer vorhanden. Gemäß dem Stand der Technik haben Lautsprecher zwar ein recht weites Abstrahlverhalten in den tiefen Tönen, aber nur einen recht schmalen Abstrahlkegel in den hohen Tönen in den zu beschallenden Raum hinein. Das Abstrahlverhalten wird in den hohen Tönen erfindungsgemäß verbreitert und damit verbessert.
Günstigerweise ist der Freiraum zur Rückseite des Lautsprechers hin vollständig geschlossen. Öffnungen weist der Freiraum günstigerweise nur zur Vorderseite und zu den beiden Seiten auf, jedoch nicht zur Rückseite hin, da der Lautsprecher in der Regel an einer Wand steht und ein Abstrahlvermögen zur Vorderseite und zu den beiden Seiten hin vollständig ausreicht, um den Raum hinreichend zu beschallen.
Vorzugsweise ist der Freiraum zur Vorderseite und zu den Seiten hin nicht komplett geöffnet, sondern er weist aus Stabilitätsgründen Stützen auf, so dass ein Dachbereich des Lautsprechers, in den der Hochtöner eingebaut ist, über die durchgehende Rückwandung und über zwei seitliche vordere Stützen mit dem Resonanzraum des Lautsprechers verbunden und trotz der drei Öffnungen hinreichend stabil ist. Selbstverständlich können noch weitere Stützen vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Gehäuse des Lautsprechers in einem parallel zum Boden ausgerichteten Querschnitt rechteckig ausgebildet, vorzugsweise quadratisch, und an jeder der Ecken des Dachabschnitts und des Freiraumes ist eine Stütze vorgesehen. Dadurch erhält der Lautsprecher eine hinreichende Stabilität und ist dennoch kostengünstig herstellbar.
Die Erfindung wird anhand von vier Figuren beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Lautsprechers in einer Ansicht von schräg vorne,
2: eine Ansicht von schräg hinten des Lautsprechers in 1,
3a: eine schematische Darstellung des Abstrahlwinkels der hohen und tiefen Frequenzen des erfindungsgemäßen Lautsprechers in 1 und 2,
3b: einen herkömmlichen 2-Wege Lautsprecher; Abstrahlwinkel für hohe und tiefe Frequenzen.
In 1 ist der erfindungsgemäße Lautsprecher 1 schematisch dargestellt mit einem Hochtöner 2 und einem Mittel-/Tieftöner 3. Der Lautsprecher 1 in 1 steht auf dem Boden 4 eines zu beschallenden Raumes und der in dem dem Boden 4 zugewandten Bereich vorgesehene Mittel-/Tieftöner 3 ist an einer Vorderseite 6 des Lautsprechers 1 angeordnet und strahlt in den zu beschallenden Raum hinein ab. Eine Hauptabstrahlrichtung 7 des Mittel-/Tieftöners 3 ist senkrecht auf einer Membran 8 angeordnet.
Vom Boden 4 beabstandet, oberhalb des Mittel-/Tieftöners, ist ein Freiraum 9 vorgesehen, an dessen dem Mittel-/Tieftöner 4 gegenüberliegenden, bodenabseitigen Innenwandung 11 ein Hochtöner 2 angeordnet ist. Die Hochfrequenz-Membran 12 des Hochtöners 2 verläuft parallel zum Boden 4, senkrecht zur Membran 8 des Mittel-/Tieftöners 3. Der Hochtöner 2 strahlt in den Freiraum 9 hinein ab mit einer Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung 13, die senkrecht auf der Hochfrequenz-Membran 12 steht und auf eine Reflexionswandung 14 gerichtet ist, die eine bodenseitige Innenwandung des Freiraumes 9 ausbildet. An der Reflexionswandung 14 werden die hochfrequenten Schallwellen reflektiert und können durch vordere und seitliche Öffnungen 16, 17, 18 des Freiraumes 9 in den zu beschallenden Raum in drei Richtungen abgestrahlt werden.
Der Mittel-/Tieftöner 8 ist in einer bodenseitigen Vorderseite 6 des Lautsprechers 1 angeordnet, der im bodenseitigen Abschnitt einen Resonanzraum 21 aufweist. Der Mittel-/Tieftöner 8 strahlt somit zwar vorwiegend in Hauptabstrahlrichtung 7 nach vorne hin ab, aber über Resonanzeffekte und Schwingungsanregungen der seitlichen Wandung und Rückwandung des Resonanzraumes 21 auch insbesondere in die beiden seitlichen Richtungen. Der Mittel-Tieftöner 8 strahlt aber auch aufgrund der beschriebenen Effekte zur Rückseite des Lautsprechers hin ab.
2 zeigt den Lautsprecher 1 in 1 in einer Ansicht von schräg hinten. In 2 ist die geschlossene Rückseite des Lautsprechers 1 zu sehen sowie durchscheinend angedeutet der an der Vorderseite 6 des Lautsprechers 1 angeordnete Mittel-/Tieftöner 8 sowie der Freiraum 9 des Lautsprechers 1 und ein an der dem Freiraum 9 zugewandten bodenabseitigen Innenwandung 11 vorgesehener Hochtöner 2. Die Rückwandung des Lautsprechers 1 ist vollständig geschlossen. Der Hochtöner 2 strahlt durch Reflexion der Schallwellen an der Reflexionswandung 14 lediglich zur Vorderseite 6 und zu den beiden Seiten hin über die dafür vorgesehenen drei Öffnungen 16, 17, 18 in der Wandung des Lautsprechers 1 ab.
Das Abstrahlverhalten der tiefen Frequenzen ist in den 3a, 3b im Vergleich zum Abstrahlverhalten der hohen Frequenzen dargestellt. Für den erfindungsgemäßen Lautsprecher ist das Abstrahlverhalten in 3a und für den Lautsprecher nach dem Stand der Technik in der 3b dargestellt.
3a und 3b zeigen hinsichtlich der tiefen Frequenzen ein gleiches Abstrahlverhalten. Der Tief-/Mitteltöner ist bei den Lautsprechern der 3a und 3b gleich. Die tiefen Töne werden in den gesamten zu beschallenden Raum hinein abgestrahlt, wie er in den 1 und 2 abgebildet ist.
Durch die senkrecht zu Boden 4 in den Freiraum 9 hinein gerichtete Hochfrequenzmembran 12 des Hochtöners 2 entsteht ein gegenüber dem in der 3b abgebildeten bekannten Stand der Technik verbessertes räumliches Abstrahlverhalten der Hochfrequenztöne. Ein Hochfrequenzschallkegel 22 ist in 3a und 3b dargestellt.
3a zeigt das nach Hochfrequenzen und Tieffrequenzen separierte Abstrahlverhalten des Lautsprechers in den 1 und 2. Weil die Tieffrequenz-Membran 8 in den Resonanzraum 21 des Lautsprechers 1 hinein abstrahlt, wird ein Teil der Energie der tiefen Frequenzen von den Wandungen des Resonanzraumes 21 aufgenommen und daher auch seitlich und nach der Rückseite hin abgestrahlt. Der Tieffrequenzschallkegel 23 ist etwa 270° geöffnet und weist zur Vorderseite 6 und zu den beiden Seite. Das Abstrahlverhalten und die Gestalt des Tieffrequenzschallkegels 23 des Tieftöners 8 ist in beiden Figuren im Wesentlichen gleich.
Der Hochtöner 2 strahlt senkrecht auf die Reflexionswandung 14 ab. Durch Reflexion an der Reflexionswandung 14 strahlen die hohen Frequenzen in 3a über die drei vorgesehenen Öffnungen 16, 17, 18 im Freiraum 9 ebenfalls in drei verschiedene Richtungen in den zu beschallenden Raum hinein ab. Der erfindungsgemäße dreigeteilte Hochfrequenzschallkegel 22 ist in 3a dargestellt.
Demgegenüber ist das Abstrahlverhalten eines herkömmlichen Lautsprechers gemäß 3b, dessen Hochtöner 2 wie der Tieftöner 3 ebenfalls an der Vorderseite 6 vorzugsweise vom Boden 4 beabstandet oberhalb des Tieftöners 8 vorgesehen ist, dargestellt. Die hohen Frequenzen des herkömmlichen Lautsprechers strahlen vorzugsweise ausschließlich nach vorne hin ab, da der Resonanzeffekt des Resonanzraumes 21 bei den hohen Frequenzen deutlich geringer ausfällt als bei den tiefen Frequenzen, auf die der Resonanzraum hin ausgelegt ist. Der Hochfrequenzschallkegel 22 ist ausschließlich nach vorne gerichtet. Der Tieffrequenzschallkegel 23 ist wie bei der Erfindung sowohl nach vorn als auch zu den Seiten gerichtet.
Bezugszeichenliste

1: Lautsprecher
2: Hochtöner
3: Mittel-/Tieftöner
4: Boden
6: Vorderseite des Lautsprechers
7: Hauptabstrahlrichtung des Mittel-/Tieftöners
8: Membran
9: Freiraum
11: Innenwandung
12: Hochfrequenz-Membran
13: Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung
14: Reflexionswandung
16: vordere Öffnung
17: seitliche Öffnung
18: seitliche Öffnung
21: Resonanzraum
22: Hochfrequenz-Schallkegel
23: Tieffrequenzschallkegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008016570 A1 [0002]
DE 3037496 A1 [0003]
DE 4036152 A1 [0004]
DE 2109758 A1 [0005]
EP 0204106 A1 [0006]
US 4006308 [0007]

Claims

Lautsprecher (1) zur Beschallung eines Raumes mit einem Hochtöner (2) mit einer Hochfrequenz-Membran (12), die im Betrieb einen Hochfrequenz-Schallkegel (22) mit einer Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung (13) erzeugt und mit wenigstens einem weiteren Töner (3) mit einer weiteren Membran (8) und einer weiteren Hauptabstrahlrichtung (7), wobei die Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung (13) quer zur weiteren Hauptabstrahlrichtung (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzmembran (12) einer Reflexionswandung (14) gegenüber um einen Freiraum (9) beabstandet angeordnet ist und die Hochfrequenz-Hauptabstrahlrichtung (13) im Betrieb auf die Reflexionswandung (14) gerichtet ist und der Freiraum (9) Öffnungen (16, 17, 18) zum Austritt von Hochfrequenzschallwellen zum zu beschallenden Raum hin aufweist.
Lautsprecher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (9) zwischen dem Hochtöner (2) und dem wenigstens einen weiteren Töner (3) vorgesehen ist.
Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Resonanzraum (21), in dessen dem zu beschallenden Raum zugewandter Vorderseite der wenigstens eine weitere Töner (3) angeordnet ist und dadurch, dass der Resonanzraum (21) zum Freiraum (9) hin durch die Reflexionswandung (14) getrennt ist.
Lautsprecher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (9) zu einer Rückseite hin vollständig geschlossen ist.
Lautsprecher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen zwischen dem Hochtöner (2) und dem Resonanzraum (21) am äußeren Ecken des Freiraumes (9) angeordnet sind.
Lautsprecher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse in einem parallel zum Boden (4) ausgerichteten Querschnitt über seine gesamte Höhe rechteckig ausgebildet ist.
Lautsprecher (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (9) zur Vorderseite (6) und beiden Seiten hin Öffnungen (16, 17, 18) aufweist.