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Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox oder Soundbar mit einer Abdeckplatte.
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Hintergrund
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Mehrkanalige Lautsprecherboxen werden heute als sogenannte „Soundbars“ angeboten. Soundbars enthalten meist mehrere Schallwandler in einem Gehäuse und haben oft eine bessere Klangqualität als z.B. Flachbildfernseher. Die Schallwandler haben normalerweise eine frequenzabhängige Richtwirkung und sind in dem Gehäuse so angeordnet, dass jeder Schallwandler den Schall im Wesentlichen in eine bestimmte Richtung abstrahlt. In dem Gehäuse, das ansonsten rundum geschlossen ist, sind zumindest an einer Frontseite Öffnungen vor den Lautsprechern vorgesehen, durch die der Schall austreten kann.
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Durch eine vorgeschaltete Frequenzgangkorrektur (z.B. eine passive Weiche oder einen DSP) ergibt sich jedoch vor allem für Hochtöner ein optimaler, geradliniger Frequenzgang für einen neutralen Klang des Lautsprechers zunächst nur entlang einer Achse, die durch den Lautsprecher verläuft. Außerhalb dieser Achse, also z.B. rechts, links, oberhalb oder unterhalb davon, sollte der Ton idealerweise genauso neutral wie auf der Achse sein, weil sich sonst klangliche Unterschiede für einen Zuhörer ergeben, der sich vor der Soundbar bewegt. Auch führen Reflexionen an Wänden, Decken und Böden dazu, dass der Schall den Zuhörer aus verschiedenen Richtungen erreicht. Wenn dann Schall, der außerhalb der Lautsprecherachse abgestrahlt wird, keinen neutralen Frequenzgang hat, wirkt sich dieses auch störend auf die Reflexionen aus. Um zu erreichen, dass der Schall unter einem Winkel zumindest ähnlich neutral wie entlang der Achse ist, werden Schallführungen (waveguides) benutzt, die direkt vor einem Schallwandler angeordnet sind und den Schall so führen, dass sich auch außerhalb der Achse ein praktisch neutraler Frequenzgang ergibt. Ohne eine Schallführung oder eine vergleichbare andere Maßnahme erzeugt Schall unter Winkeln einen deutlich anderen Klangeindruck als entlang der Achse. Dabei ist die genaue Form der Schallführung ein Ergebnis von Schallsimulationen und viel Erfahrung des Designers.
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Die Schallwandler werden üblicherweise separat hergestellt. In einer Bauform werden sie erst in das Chassis der Soundbar eingebaut. Dann werden die Schallführungen vor die Schallwandler montiert, entweder als separate Elemente oder integriert in die Frontseite der Soundbar. Alternativ können die Schallwandler auch erst direkt an die Schallführung montiert und dann mit dieser zusammen in das Chassis eingesetzt werden. Die Frontseite wird dann mit einer Abdeckblende verdeckt. Diese Abdeckung dient nicht nur ästhetischen Zwecken, sondern auch zum mechanischen Schutz der Schallwandlermembranen. Daher wird sie oft aus Metall hergestellt, z.B. als gelochtes Blech. Dieses hat durch seine geringe Dicke und sein hohes Verhältnis von offener zu geschlossener Oberfläche eine relativ gute Schalldurchlässigkeit. Allerdings wird die Soundbar durch eine metallische Frontplatte vor Funksignalen abschirmt. Im Fall von drahtlos angesteuerten Lautsprecherboxen bzw. Soundbars, die ihre Signale z.B. per Bluetooth oder WLAN erhalten, entsteht hierbei das Problem, dass die Funkübertragung erschwert oder verhindert wird.
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Alternativ kann die Abdeckblende auch aus Kunststoff hergestellt werden. Kunststoffgitter lassen Funksignale sehr gut passieren, die Schalldurchlässigkeit ist aber durch ihre hohe Dicke und das schlechtere Verhältnis von offener zu geschlossener Oberfläche schlechter als die von Lochblechen. Selbst wenn der Kunststoff vor den Schallwandlern ausgespart wird, wirkt die dicke Kante der restlichen Abdeckung störend auf den abgestrahlten Schall. Zum Beispiel können an dieser Stelle Reflexionen und Resonanzen entstehen. Als weiteres Problem in diesem Fall, insbesondere wenn die Abdeckblende nur wenig breiter ist als die Öffnung für die Schallwandler, verbleiben auf Höhe der Öffnung sehr schmale Stege am Rand, wodurch die Abdeckblende mechanisch empfindlich wird und bei der Produktion oder bei Reparaturen leicht zerstört werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Soundbar oder Lautsprecherbox mit einer verbesserten Abdeckblende auf der Frontseite.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Lautsprecherbox gelöst.
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Erfindungsgemäß hat eine Soundbar oder Lautsprecherbox mindestens einen Schallwandler, eine Frontplatte und eine Abdeckplatte und eine in Richtung der Frontplatte oder Abdeckplatte vor dem Schallwandler angeordnete Schallführung, die teilweise in die Abdeckplatte integriert ist. Dazu weist die Abdeckplatte im Bereich der Schallführung eine nach außen hin breiter werdende Öffnung auf, die mit der dahinter angeordneten Schallführung akustisch zusammenwirkt, so dass sich insgesamt eine zweiteilige Schallführung ergibt. Die Steigung innerhalb der Öffnung und/oder deren Durchmesser kann zumindest auf der der Schallführung und dem Schallwandler zugewandten Innenseite im Wesentlichen der Steigung und/oder dem Durchmesser der Schallführung an dieser Stelle entsprechen, so dass sich für die zweiteilige Schallführung ein im Wesentlichen stufenloser Übergang zwischen den beiden Teilen und daher eine unterbrechungsfreie Oberfläche ergibt. Erfindungsgemäß wird die schallführende Funktion der direkt vor dem Schallwandler befindlichen Schallführung in der Abdeckplatte fortgesetzt, so dass sich sehr gute akustische Eigenschaften der Schallführung ergeben, z.B. sehr geringe Reflexionen und ein neutraler Klang des Schallwandlers auch außerhalb seiner Symmetrieachse.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Ansprüchen 2-12 beschrieben.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt. Darin zeigt
- 1 eine Ansicht einer Soundbar,
- 2 eine Ansicht einer Soundbar ohne Abdeckplatte,
- 3 einen Schnitt durch eine Soundbar mit konventioneller Schallführung,
- 4 einen Schnitt durch eine Soundbar mit erfindungsgemäßer Schallführung,
- 5 schematische Schnittansichten konventioneller Schallführungen und Abdeckungen,
- 6 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Abdeckung mit integriertem Teil der Schallführung, und
- 7 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Abdeckung, die um die Frontseite herumgezogen ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine Ansicht einer exemplarischen Lautsprecherbox 100 in Form einer Soundbar. Sie enthält mehrere, durch Abdeckungen 110,120 verdeckte Treiber oder Schallwandler, ein Gehäuse mit Bedienelementen 130 und einer Frontplatte oder Abdeckplatte 140. Beispielsweise können die von ersten Abdeckungen 110 verdeckten Schallwandler Hochtöner (oder Tweeter) und die von zweiten Abdeckungen 120 verdeckten Schallwandler Mittel-/Tieftöner sein. Die Abdeckungen 110,120 verdecken Öffnungen in der Frontplatte 140 und sind an dieser befestigt. Sie sind schalldurchlässig und können z.B. Gitter, Membranen oder Stoffbespannungen sein.
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Die Abdeckplatte 140 ist ein separates Bauelement. Wenn die Abdeckplatte 140 mit den Abdeckungen 110,120 entfernt wird, wie in 2 in einer Ansicht einer Lautsprecherbox ohne Abdeckplatte gezeigt, werden die Schallwandler 210,220 und das Chassis 150 sichtbar. Schallführungen 215 sind vor die Hochtöner 210 montiert. Die Schallführungen 215 haben den oben beschriebenen Zweck, einen neutralen Klang des jeweiligen Lautsprechers auch außerhalb seiner Symmetrieachse zu gewährleisten. Das Chassis 150 kann in ein Gehäuse eingebaut sein, zu dem z.B. die in 2 dargestellte Oberseite mit den Bedienelementen 130 gehört.
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3 zeigt einen Schnitt durch eine Lautsprecherbox mit konventioneller Schallführung. Dabei wird die Schallführung 315 als separates Bauteil vor einem Schallwandler 210 in ein Chassis 350 eingesetzt. Eine konventionelle Abdeckplatte 340 ist im Wesentlichen plan mit konstanter Dicke und hat eine vor der Schallführung 315 befindliche Öffnung, die mit einer schalltransparenten Abdeckung 310 verdeckt sein kann, z.B. einer Gaze oder einem Lochblech. Dabei kann die Abdeckplatte 340 im Randbereich 340a auf Höhe der Öffnung, d.h. zwischen der Öffnung und dem Rand der Abdeckplatte, sehr schmal sein. Normalerweise wird die Abdeckplatte 340 aus Metall hergestellt, so dass sie ausreichend stabil ist. Sie stellt dann jedoch ein Hindernis für elektromagnetische Wellen bzw. Funkwellen dar. Wenn erreicht werden soll, dass die Abdeckplatte 340 durchlässig ist für elektromagnetische Wellen bzw. Funkwellen, kann sie aus einem nicht-metallischen Material hergestellt werden, z.B. aus Kunststoff, Holz oder einem Holzprodukt. Insbesondere in diesem Fall ist die Abdeckplatte 340 im schmalen Randbereich 340a bruchempfindlich. Um Stabilität zu gewährleisten, muss sie daher dicker sein als eine Abdeckplatte aus Metall. Dabei ergeben sich mindestens folgende Probleme: erstens ist der Rand 340a der Abdeckplatte 340 dann so dick, dass dort störende Schallreflexionen entstehen können. Zweitens entstehen im Luftspalt zwischen dem Rand 340a der dickeren Abdeckplatte 340 und dem Rand 315a der Schallführung 315 störende Resonanzen. Durch eine Lautsprecherbox mit erfindungsgemäßer Schallführung werden mindestens diese Probleme gelöst.
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4 zeigt einen Schnitt durch eine Lautsprecherbox mit erfindungsgemäßer Schallführung. Die Lautsprecherbox hat einen Schallwandler 210, eine Frontplatte bzw. Abdeckplatte 140 und eine in Richtung der Abdeckplatte vor dem Schallwandler angeordnete Schallführung 215, die sich wie üblich nach außen hin (d.h. vom Schallwandler weg) verbreitert. Ihre Oberfläche kann in ihrer Form z.B. einem inneren Abschnitt der konventionellen Schallführung 315 entsprechen. Die Abdeckplatte 140 weist im Bereich der Schallführung 215 eine Öffnung auf, die jedoch nach außen hin breiter wird. Dabei schließt sich der innere (d.h. dem Schallwandler zugewandte) Rand in diesem Beispiel stufenlos an die Schallführung 215 an, so dass an dieser Anschlussstelle beide im Wesentlichen denselben Durchmesser und dieselbe Steigung haben, und dieser Abschnitt 145 der Abdeckplatte 140 sowohl optisch als auch in ihrer akustischen Wirkung eine Fortsetzung der Schallführung 215 darstellt. Somit können vom Schallwandler 210 abgestrahlte Schallwellen auch an der Oberfläche dieses Abschnitts 145 in einer gewünschten Art geführt werden. Dieser Abschnitt 145 der Abdeckplatte 140 kann daher als „äußere Schallführung“ bezeichnet werden, während die Schallführung 215 eine „innere Schallführung“ darstellt. Beide zusammen können eine durchgängige Oberfläche bilden, die der Oberfläche der konventionellen Schallführung 315 entspricht oder nahekommt und die dieselbe schallführende Wirkung hat, ohne dass jedoch störende Reflexionen oder Resonanzen entstehen. Da Schallführungen in anderen Ausführungsbeispielen auch abschnittsweise unterschiedliche Steigungen mit zwischen den Abschnitten befindlichen stufenähnlichen Bereichen haben können, in denen sich die Steigung deutlich ändert, kann in dem Fall der Abschnitt 145 der Abdeckplatte 140 mit der Schallführung 215 auch dann akustisch zusammenwirken, wenn sich der Übergang in einem solchen stufenähnlichen Bereich befindet.
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Wie in 4 dargestellt, kann es dabei vorteilhaft sein, wenn die Abdeckplatte 140 um die Öffnung herum dicker ist als in anderen Bereichen, weil sie dadurch in diesem Bereich mechanisch stabiler ist. Somit macht die Tiefe der äußeren Schallführung 145 einen wesentlichen Teil an der Tiefe der gesamten, aus äußerem und innerem Teil bestehenden Schallführung aus, z.B. mindestens 10% (siehe unten zu 6). Der dickere Bereich kann sich z.B. in einem Bereich von z.B. bis zu 3 cm rund um die Öffnung herumziehen. Eine erfindungsgemäße Lautsprecherbox kann einen Drahtlosempfänger zum Empfang von mit Audiosignalen modulierten Hochfrequenz-(HF-)Signalen enthalten, um die Audiosignale aus dem empfangenen Signal zurückzugewinnen und dann wiederzugeben. Außerdem kann eine erfindungsgemäße Lautsprecherbox auch einen Drahtlossender zum Aussenden von modulierten HF-Signalen enthalten, z.B. für Audiostreaming, Statusinformationen, Bluetooth-Pairing etc. oder zum Ansteuern eines externen Subwoofers. Die erfindungsgemäß ausgestaltete Abdeckplatte 140 ist dabei vorteilhaft, weil sie aus einem Material bestehen kann, das durchlässig für die HF-Signale ist und daher den Drahtlosempfänger bzw. den Drahtlossender nicht abschirmt. Dadurch wird der Empfang bzw. das Aussenden der modulierten HF-Signale verbessert, so dass z.B. die Sendeleistung reduziert, die Signalqualität des empfangenen Signals verbessert und/oder die Entfernung der Lautsprecherbox zur Gegenseite erhöht werden kann.
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5 zeigt zum Vergleich schematische Schnittansichten konventioneller Schallführungen und Abdeckungen. In 5 a) ist eine metallische Abdeckung 510 vor einer Schallführung 315 und einem Schallwandler 210 angeordnet. Die Schallführung sorgt für einen neutralen Klang bzw. eine verzerrungsfreie Wiedergabe auch außerhalb der Achse 212 des Schallwandlers 210. Die metallische Abdeckung 510 hat einen sehr geringen Abstand zur Oberfläche 511 der Lautsprecherbox (bzw. des Chassis) und ist sehr dünn. Daher erzeugt sie keine akustischen Probleme. Sie ist aber undurchlässig für Funkwellen. Daher wäre die Lautsprecherbox für einen Drahtlosbetrieb, z.B. über WLAN oder Bluetooth, nicht gut geeignet. In 5 b) ist eine nicht-metallische Abdeckung 520 vor der Schallführung 315 angeordnet. Die nicht-metallische Abdeckung 520 ist zwar durchlässig für Funkwellen, aber mechanisch instabiler und daher dicker als die metallische Abdeckung 510. Selbst wenn die Abdeckung im Bereich vor der Schallführung mit Löchern versehen ist, ist sie weniger schalltransparent als eine Metallplatte, d.h. sie dämpft bzw. reflektiert den abgegebenen Schall stärker. In 5 c) weist die nicht-metallische Abdeckung 340 wie in 3 eine Öffnung vor der Schallführung 315 auf. Dabei werden jedoch an der Innenseite 340b der Öffnung Schallwellen reflektiert, was zu hörbaren Störeffekten wie z.B. Überlagerungen (Interferenzen) führt. Außerdem entstehen am Rand der Öffnung im Hohlraum zwischen der Abdeckung 340 und der Oberfläche 511 der Lautsprecherbox Resonanzen. Da eine nicht-metallische Abdeckung 340 dicker ist und ein geringeres Öffnungsverhältnis aufweist als eine metallische, werden mehr Schallwellen am Rand der Öffnung reflektiert und die Resonanzen werden hörbar, was ebenfalls störend wirkt.
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In 6 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Abdeckplatte mit integriertem Teil der Schallführung dargestellt. Die Abdeckplatte 140 weist in einem Bereich 145 rund um die Öffnung herum eine Dicke d1 auf, die höher als die Dicke d0 im übrigen Bereich ist. Dieser dickere Bereich 145 kann sich auf der Innenseite der Abdeckplatte 140 z.B. bis zu 3 cm um die Öffnung herumziehen, z.B. ringförmig. Die Innenseite 147 der Abdeckplatte in diesem dickeren Bereich kann auf der Oberfläche der Lautsprecherbox oder dessen Chassis aufliegen, die zu diesem Zweck auch eine entsprechende Vertiefung aufweisen kann, wie in 6 a) gezeigt. Um Resonanzen zu vermeiden, kann dazwischen optional ein Dämpfungselement angeordnet sein (nicht dargestellt). Die Breite und die Dicke d1 der ringförmigen Verdickung 145 lassen sich so dimensionieren, dass Resonanzen vermieden werden. Die Dicke d1 bestimmt auch die Länge L1 der Oberfläche 146 des in die Abdeckplatte 140 integrierten Abschnitts der Schallführung. Diese stellt erfindungsgemäß einen wesentlichen Teil der gesamten Schallführung dar, die sich aus diesem Abschnitt 146 mit der Länge L1 und der inneren Schallführung 215 mit einer Länge L2 zusammensetzt, und ist daher klangrelevant (d.h. hat einen Einfluss auf den Klang des Schallwandlers 210). Die Dicke bzw. Tiefe d2 der inneren Schallführung 215 ist in der dargestellten Ausführungsform größer als die Dicke d1 der Abdeckplatte 140 in diesem Bereich 145. Z.B. entspricht in einer Ausführungsform die Dicke d1 der Abdeckplatte in dem Bereich 145 rund um die Öffnung mindestens 10% der Tiefe d2 der inneren Schallführung 215. In einer anderen Ausführungsform entspricht die Dicke d1 der Abdeckplatte in dem Bereich 145 rund um die Öffnung mindestens 20%, bevorzugt 25% der Tiefe d2 der inneren Schallführung 215. In einer anderen Ausführungsform kann die Dicke d1 der Abdeckplatte rund um die Öffnung auch (bis zum Faktor von ca.4) größer sein als die Tiefe d2 der inneren Schallführung 215 (d2 ≤ d1 ≤ 4 * d2).
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6b) zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Öffnung, wobei die Oberfläche 146 der äußeren Schallführung mit der Länge L1 in Axialrichtung (räumlich, wie in 6 a) dargestellt), die Oberfläche der inneren Schallführung 215 mit der axialen Länge L2 und der Schallwandler 210 sichtbar sind. In einer Ausführungsform entspricht die Länge L1 der Oberfläche 146 in Axialrichtung mindestens 10% der axialen Länge L2 der Oberfläche der Schallführung 215. In einer anderen Ausführungsform sind es mindestens 20%. Außerdem entspricht im dargestellten Beispiel der Durchmesser q des inneren Randes der Öffnung der Abdeckplatte 140 (bzw. der äußeren Schallführung 146) im Wesentlichen dem äußeren Durchmesser der inneren Schallführung 215.
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In einer Ausführungsform enthält die Lautsprecherbox einen Drahtlosempfänger zum Empfang von mit Audiosignalen modulierten Hochfrequenzsignalen, und/oder einen Drahtlossender zum Aussenden von modulierten HF-Signalen. Da die Abdeckplatte 140 aus einem Material gestaltet ist, das durchlässig für die Hochfrequenzsignale ist, wird der Empfang der HF-Signale verbessert bzw. ausgesendete HF-Signale weniger gedämpft.
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In einer Ausführungsform enthält die Lautsprecherbox zwei oder mehr Schallwandler 210, insbesondere zwei oder mehr Hochton-Lautsprecher oder Tweeter, wobei vor jedem davon jeweils eine Schallführung 215 angeordnet ist. Die Abdeckplatte 140 weist dabei vor jeder der Schallführungen 215 eine nach außen hin breiter werdende Öffnung auf, deren Durchmesser und Steigung dem Durchmesser bzw. der Steigung der jeweils dahinter liegenden Schallführung im Übergangsbereich entspricht.
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In einer Ausführungsform ist die Abdeckplatte 140 in mindestens einem Bereich 149 an einer oder mehreren Seiten um die Frontseite der Lautsprecherbox bzw. um das Chassis 150 herumgezogen, wie in 7 a) dargestellt. Dadurch muss der Bereich an den Kanten der Abdeckplatte 140 nicht für Schraublöcher perforiert werden, wodurch er schalldurchlässig würde. Weiterhin ergeben sich für das darunterliegende Chassis 150 mehr Gestaltungsmöglichkeiten, z.B. für eine fertigungstechnische Optimierung, weil der Schall nicht über das Chassis, sondern über die in diesem Bereich geschlossene Abdeckplatte wandert. Außerdem sind die Ränder der Abdeckplatte 140 besser geschützt als z.B. in 4 oder 6.
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Wie in 7b) gezeigt, kann die herumgezogene Kante 149' auch in eine entsprechende Vertiefung der Seitenfläche der Lautsprecherbox bzw. des Chassis 150 eingreifen, so dass sich ein stufenloser Übergang ergibt.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lautsprecherbox oder Soundbar ist, dass durch die Schallführung ein optimaler, geradliniger Frequenzgang für einen neutralen Klang eines Schallwandlers 210, z.B. eines Hochton-Lautsprechers, auch außerhalb der durch den Schallwandler verlaufenden Achse 212 selbst dann erreicht wird, wenn die Abdeckplatte aus einem nicht-metallischen Material wie z.B. Kunststoff hergestellt ist.
