DE102019110161A1

DE102019110161A1 - Lautsprecher und zugehöriger schalldiffusor

Info

Publication number: DE102019110161A1
Application number: DE102019110161.1A
Authority: DE
Inventors: Zhengmin Wang; Le Pan; Xiangfeng Jin
Original assignee: Tymphany Acoustic Technology Huizhou Co Ltd
Current assignee: Tymphany Acoustic Technology Huizhou Co Ltd
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2019-10-24
Also published as: GB2573056B; US11395063B2; GB201905464D0; GB2573056A; CN110392323A; US20190327554A1

Abstract

Diese Anmeldung gibt einen Lautsprecher und einen dazugehörigen Schalldiffusor an. Der Schalldiffusor weist eine erste Diffusorfläche und eine zweite Diffusorfläche auf. Die erste Diffusorfläche ist einem ersten Treiber zugewandt und weist einen ersten Mittelbereich, der ein runder Vorsprung ist, einen ersten äußeren Ringbereich und einen ersten konkaven Ringbereich auf, der sich zwischen dem ersten Mittelbereich und dem ersten äußeren Ringbereich befindet. Die zweite Diffusorfläche ist einem zweiten Treiber zugewandt und ist eine runde Plattenfläche, die von der Mitte nach außen vorsteht. Der Schalldiffusor ist koaxial zwischen dem ersten Treiber und dem zweiten Treiber angeordnet, und der erste Treiber und der zweite Treiber erzeugen jeweils verschiedene Klangerzeugungs-Frequenzen.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Diese Anmeldung bezieht sich auf einen Lautsprecher und einen dazugehörigen Schalldiffusor, und insbesondere auf einen Lautsprecher, der sowohl einen Hochtöner als auch einen Tieftöner aufweist, und einen zugehörigen Schalldiffusor.
Stand der Technik
Ein Schalldiffusor wird für einen Treiber eines Lautsprechers verwendet und wird dazu verwendet, für verschiedene Frequenzbereiche Schallübertragungswege zu ändern, die von verschiedenen Treibern erzeugt werden. Der Diffusor hilft, Schall besser in ein Freifeld oder einen Bereich um einen Lautsprecher abzustrahlen. Dadurch werden Schalldruckpegel und die Effizienz der Schallabstrahlung bei den verschiedenen Frequenzbändern über die gesamten 360 Grad um den Lautsprecher verbessert.
Aktuell sind Lautsprecher mit Schalldiffusoren grundsätzlich mit entsprechenden Treibern für verschiedene Schall-Frequenzbänder konzipiert. Derartige Konstruktionen stellen entsprechende Schalldiffusoren und zugehörige Raumorte zur Klangerzeugung bereit. Im Allgemeinen ist eine Schallabstrahlungsfläche eines Bass-Schalldiffusors hauptsächlich eine sphärische Fläche und eine Schallabstrahlungsfläche eines Höhen-Schalldiffusors ist hauptsächlich eine spitze konusförmige Fläche. Wie in GB2459338A gezeigt, sind Klangerzeugungsräume von Höhen- und Basslautsprechern separat konzipiert, sodass ein Abstand zwischen einem Höhen-Klangerzeugungsraum und einem Bass-Klangerzeugungsraum vorhanden ist.
Wenn jedoch ein Lautsprecher mit einer Vielzahl von Treibern, die in einer Box integriert sind, konzipiert werden muss, wird dies, wenn jeder Treiber jeweils einen Klangerzeugungsraum aufweist, zu einem relativ großen Raum führen, der für den Lautsprecher benötigt wird. Für einen Lautsprecher mit begrenztem Platz ist das nicht akzeptabel. Daher muss ein Schalldiffusor entwickelt werden, der von einer Vielzahl von Treibern gemeinsam genutzt werden kann. Außerdem muss ein Lautsprechersystem verbessert werden, um optimale akustische Eigenschaften zu erzielen.
ZUSAMMENFASSUNG
Vor diesem Hintergrund gibt diese Offenbarung einen Schalldiffusor an, der in einem Lautsprecher verwendet wird. Der Schalldiffusor ist koaxial zwischen einem ersten Treiber und einem zweiten Treiber angeordnet, und der Schalldiffusor weist eine erste Diffusorfläche und eine zweite Diffusorfläche auf. Die erste Diffusorfläche ist einem ersten Treiber zugewandt und weist einen ersten Mittelbereich, der ein runder Vorsprung ist, einen ersten äußeren Ringbereich und einen ersten konkaven Ringbereich auf, der sich zwischen dem ersten Mittelbereich und dem ersten äußeren Ringbereich befindet. Die zweite Diffusorfläche ist einem zweiten Treiber zugewandt und ist eine runde Plattenfläche, die von der Mitte nach außen vorsteht.
Diese Offenbarung gibt ferner eine Ausführungsform an, bei der die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich aufweist, der ein runder Vorsprung ist, wobei ein Durchmesser des ersten Mittelbereichs der ersten Diffusorfläche größer ist als der zweite Mittelbereich der zweiten Diffusorfläche.
Bei einer Ausführungsform weist die zweite Diffusorfläche eine zweite konkave Ringfläche auf, wobei ein Durchmesser der zweiten konkaven Ringfläche kleiner ist als ein Durchmesser des ersten konkaven Ringbereichs der ersten Diffusorfläche.
Diese Offenbarung gibt ferner eine Ausführungsform an, bei der die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich aufweist, der in einem spitzen Konus hervorsteht.
Bei einer Ausführungsform weist die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich auf, der in einem geraden Konus hervorsteht.
Diese Offenbarung gibt ferner eine Ausführungsform an, bei der die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich aufweist, der in einem runden, konvexen Konus hervorsteht.
Bei einer Ausführungsform ist der Schalldiffusor hohl und die erste Diffusorfläche weist eine Vielzahl von Öffnungen auf.
In einer weiteren Ausführungsform weisen innere Flächen oder äußere Flächen der Vielzahl von Öffnungen der ersten Diffusorfläche Dämpfungsschichten auf.
Diese Offenbarung gibt ferner einen Lautsprecher an, der einen ersten Treiber, einen zweiten Treiber und den Schalldiffusor gemäß den Ausführungsformen dieser Anmeldung aufweist. Die Klangerzeugungs-Frequenz des zweiten Treibers unterscheidet sich von der des ersten Treibers. Der Schalldiffusor weist eine erste Diffusorfläche und eine zweite Diffusorfläche auf. Die erste Diffusorfläche ist einem ersten Treiber zugewandt und weist einen ersten Mittelbereich, der ein runder Vorsprung ist, einen ersten äußeren Ringbereich und einen ersten konkaven Ringbereich auf, der sich zwischen dem ersten Mittelbereich und dem ersten äußeren Ringbereich befindet. Die zweite Diffusorfläche ist einem zweiten Treiber zugewandt und ist eine runde Plattenfläche, die von der Mitte nach außen vorsteht.
Der Lautsprecher und der dazugehörige Schalldiffusor gemäß den Ausführungsformen dieser Anmeldung können ermöglichen, dass Klangerzeugungsräume des ersten Treibers und des zweiten Treibers kleiner werden, und können dennoch zugleich als Diffusor für die Schallwellen des ersten Treibers und des zweiten Treibers fungieren. Ein einzelner Schalldiffusor kann einen wechselseitigen Einfluss zwischen Schallfeldern in den Klangerzeugungsräumen des ersten Treibers und des zweiten Treibers auf das Minimum verringern und kann die Schallrichtung (beispielsweise eine Ausbreitung in eine horizontale Richtung) verbessern, um optimale akustische Eigenschaften für einen Lautsprecher zu erzielen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird umfassender durch die hier nachstehend gegebene detaillierte Beschreibung verstanden, die allein der Veranschaulichung dient, und somit nicht als die vorliegende Erfindung beschränkend zu verstehen ist, wobei:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprechers und eines dazugehörigen Schalldiffusors gemäß einem Aspekt dieser Anmeldung ist;
2 eine schematische Schnittdarstellung des Schalldiffusors in 1 ist;
3A eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprechers und eines dazugehörigen Schalldiffusors gemäß einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung ist;
3B eine schematische Schnittdarstellung des Schalldiffusors in 3A ist;
4A eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprechers und eines dazugehörigen Schalldiffusors gemäß noch einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung ist;
4B eine schematische Schnittdarstellung des Schalldiffusors in 4A ist;
5A eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprechers und eines dazugehörigen Schalldiffusors gemäß wieder einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung ist;
5B eine schematische Schnittdarstellung des Schalldiffusors in 5A ist;
6 ein Frequenzgang-Kurvendiagramm der Simulation des Schalldiffusors in 2A, 3B, 4B und 5B ist;
7A eine Darstellung des dreidimensionalen Erscheinungsbildes eines Schalldiffusors gemäß einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung ist;
7B eine dreidimensionale Schnittdarstellung eines Schalldiffusors gemäß einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung ist;
8 ein Frequenzgang-Kurvendiagramm der Simulation eines zweiten Treibers (Höhen) ist; und
9 ein Frequenzgang-Kurvendiagramm der Messung eines zweiten Treibers (Höhen) ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Um die Lesbarkeit zu erleichtern, werden in diesem Dokument „obere/r“, „untere/r“, „links“ und „rechts“ den Figuren entsprechend verwendet. Damit sollen relative Referenzpositionen von Komponenten hervorgehoben werden; diese Anmeldung soll jedoch nicht dadurch beschränkt werden.
1 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Lautsprechers 1 und eines dazugehörigen Schalldiffusors 30 gemäß einem Aspekt dieser Anmeldung. Der Lautsprecher 1 gemäß dieser Anmeldung weist hauptsächlich einen ersten Treiber 10, einen zweiten Treiber 20 und einen Schalldiffusor 30 auf. Der erste Treiber 10 und der zweite Treiber 20 sind koaxial angeordnet und der Schalldiffusor 30 ist ebenfalls koaxial zwischen dem oberen ersten Treiber 10 und dem unteren zweiten Treiber 20 angeordnet.
Der erste Treiber 10 ist in einem hohlen ersten Hohlraum 11 angeordnet, der zweite Treiber 20 ist in einem hohlen zweiten Hohlraum 21 angeordnet und der Schalldiffusor 30 ist zwischen dem ersten Hohlraum 11 und dem zweiten Hohlraum 21 angeordnet. Der Schalldiffusor 30 ist im Allgemeinen koaxial zwischen dem oberen ersten Treiber 10 und dem unteren zweiten Treiber 20 angeordnet. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist eine Halterung (nicht gezeigt), die den Schalldiffusor 30 zwischen dem ersten Treiber 10 (dem ersten Hohlraum 11) und dem zweiten Treiber 20 (dem zweiten Hohlraum 21) befestigt, nicht abgebildet, kann jedoch implementiert werden, indem irgendeine Strukturkonstruktion verwendet wird, die den Schalldiffusor 30 gemäß dieser Anmeldung unterbringen kann und dessen Schalldiffusor-Funktionsanforderungen erfüllen kann; insofern ist hinsichtlich der Halterung, die mit dem Schalldiffusor 30 verwendbar ist, keine Beschränkung als offenbart zu betrachten.
Der erste Treiber 10 beispielsweise kann ein Tieftöner sein und eine Klangerzeugungs-Richtung des Tieftöners ist dem Schalldiffusor 30 zugewandt. Bei einem Beispiel ist der Schallfrequenzbereich des ersten Treibers 10 etwa 40 Hz bis 2.000 Hz. Der erste Treiber 10 weist eine erste Schwingungsmembran 13 auf und an einer Position nahe ihrer Außenkante befindet sich ein koaxial angeordneter, runder erster Faltring 131, der zu dem Schalldiffusor 30 hin hervorsteht. Eine Klangerzeugungs-Frequenz des zweiten Treibers 20 unterscheidet sich von der des ersten Treibers 10. So kann zum Beispiel der zweite Treiber 20 ein Hochtöner sein und dessen Klangerzeugungs-Richtung ist dem Schalldiffusor 30 zugewandt. Bei einem Beispiel ist ein Schallfrequenzbereich des zweiten Treibers 20 etwa 2.000 Hz bis 20.000 Hz. Der zweite Treiber 20 weist eine zweite Schwingungsmembran 23 auf und an einer Position nahe ihrer Außenkante befindet sich ein koaxial angeordneter, runder zweiter Faltring 231, der zu dem Schalldiffusor 30 hin hervorsteht.
2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Schalldiffusors in 1. Es wird sowohl auf 1 als auch auf 2 Bezug genommen. Zwischen dem ersten Hohlraum 11 und dem zweiten Hohlraum 21 sind Klangerzeugungsräume des ersten Treibers 10 und des zweiten Treibers 20 angeordnet. Der Schalldiffusor 30 trennt die Klangerzeugungsräume so, dass Schallwellen von sowohl dem ersten Treiber 10 als auch dem zweiten Treiber 20 gleichzeig gestreut werden können. Die Einflüsse bzw. Interferenzen zwischen den Schallfeldern in den beiden Klangerzeugungsräumen des ersten Treibers 10 und des zweiten Treibers 20 können auf das Minimum verringert werden. Dadurch wird eine Intermodulationsverzerrung, die zwischen den Schallfeldern in zwei Klangerzeugungs-Frequenzbändern erzeugt wird, verringert oder sogar eliminiert. Der Schalldiffusor 30 kann in Form einer runden Platte mit einem Vorsprung in der Mitte ausgebildet sein, der von der Mitte nach außen hin abnimmt. Der Schalldiffusor 30 ist dazu ausgebildet, eine Ausbreitungsrichtung einer Schallwelle zu verändern. Der Schalldiffusor 30 weist eine erste Diffusorfläche 31 und eine zweite Diffusorfläche 32 auf. Die erste Diffusorfläche 31 ist dem ersten Treiber 10 zugewandt, die zweite Diffusorfläche 32 ist dem zweiten Treiber 20 zugewandt und die Oberflächenkrümmungen der ersten Diffusorfläche 31 und der zweiten Diffusorfläche 32 unterscheiden sich.
Die erste Diffusorfläche 31 weist einen ersten Mittelbereich 310, der ein runder Vorsprung ist, einen ersten äußeren Ringbereich 312, der in etwa horizontal flach ist, und einen ersten konkaven Ringbereich 311 auf, der sich zwischen dem ersten Mittelbereich 310 und dem ersten äußeren Ringbereich 312 befindet. Der erste Mittelbereich 310, der erste konkave Ringbereich 311 und der erste äußere Ringbereich 312 der ersten Diffusorfläche 31 gehen an ihren angrenzenden Bereichen glatt ineinander über und sind der ersten Schwingungsmembran 13 des ersten Treibers 10 entsprechend koaxial angeordnet. Zumindest ein Teil des ersten Mittelbereichs 310 der ersten Diffusorfläche 31 korrespondiert mit einer gewölbten Fläche der ersten Schwingungsmembran 13 des ersten Treibers 10. Eine Position der ersten Diffusorfläche 31 ist eine Position des maximalen physikalischen Hubs, die mit der ersten Schwingungsmembran 13 des ersten Treibers 10 korrespondiert. Das heißt, dass ein vertikaler Abstand zwischen der ersten Diffusorfläche 31 und dem ersten Faltring 131 größer oder gleich dem maximalen physikalischen Hub ist, der von dem ersten Faltring 131 erzeugt wird.
Die zweite Diffusorfläche 32 weist die Form einer runden Plattenfläche mit einem Vorsprung in der Mitte auf, der von der Mitte aus nach außen hin abnimmt. Die zweite Diffusorfläche 32 weist einen zweiten Mittelbereich 320, der ein runder Vorsprung ist, einen in etwa horizontalen zweiten äußeren Ringbereich 322 und einen zweiten konkaven Ringbereich 321 auf, der sich zwischen dem zweiten Mittelbereich 320 und dem zweiten äußeren Ringbereich 322 befindet. Der zweite Mittelbereich 320, der zweite konkave Ringbereich 321 und der zweite äußere Ringbereich 322 der zweiten Diffusorfläche 32 gehen an ihren angrenzenden Bereichen glatt ineinander über und sind der zweiten Schwingungsmembran 23 des zweiten Treibers 20 entsprechend koaxial angeordnet.
Eine Schallwelle (zum Beispiel eine Bass-Schallwelle) die sich von dem ersten Treiber 10 zu dem Schalldiffusor 30 hin ausbreitet, wird nach außen gestreut (beispielsweise horizontal nach außen gestreut), und die erste Diffusorfläche 31 des Schalldiffusors 30 ändert die Richtung der Schallwelle. In gleicher Weise wird eine Schallwelle (zum Beispiel eine Höhen-Schallwelle), die von dem zweiten Treiber 20 an den Schalldiffusor 30 gerichtet wird, nach außen gestreut (beispielsweise horizontal nach außen gestreut), und die zweite Diffusorfläche 32 des Schalldiffusors 30 ändert die Richtung der Schallwelle.
Zugleich auf 1 und 2 bezugnehmend, ist bei einer Ausführungsform der Durchmesser des ersten konkaven Ringbereichs 311 der ersten Diffusorfläche 31 kleiner oder gleich einem Durchmesser des ersten Faltrings 131 des ersten Treibers 10. In einem weiteren Beispiel ist der Durchmesser der zweiten konkaven Ringfläche 321 der zweiten Diffusorfläche 32 des Schalldiffusors 30 kleiner als ein Durchmesser des ersten konkaven Ringbereichs 311 der ersten Diffusorfläche 31. Bei einigen Beispielen ist der Durchmesser des ersten Mittelbereichs 310 der ersten Diffusorfläche 31 des Schalldiffusors 30 größer als der zweite Mittelbereich 320 der zweiten Diffusorfläche 32.
Sowohl auf 3A als auch auf 3B bezugnehmend, gilt Folgendes: 3A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprechers und eines dazugehörigen Schalldiffusors gemäß einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung. 3B ist eine schematische Schnittansicht des Schalldiffusors in 3A. Zusätzlich zu der vorstehenden Erläuterung sind weitere Ausführungen vorhanden, bei denen für den Lautsprecher und den dazugehörigen Schalldiffusor gemäß dieser Anmeldung eine Performance mit bevorzugten akustischen Eigenschaften erzielt wird. In 3A und 3B ist die Struktur der ersten Diffusorfläche 31 des Schalldiffusors 30 die gleiche wie die in 1 und 2. Ein Unterschied besteht darin, dass bei 3A und 3B der zweite Mittelbereich 320 der zweiten Diffusorfläche 32 des Schalldiffusors 30 ein hervorstehender, spitzer Konus ist, der von einer konkaven Fläche gebildet ist, und die zweite Diffusorfläche 32 außerhalb des Mittelbereichs 320 eine in etwa flache Fläche ist.
Zugleich auf 4A und 4B bezugnehmend, gilt Folgendes: 4A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprechers und eines dazugehörigen Schalldiffusors gemäß noch einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung. 4B ist eine schematische Schnittdarstellung des Schalldiffusors in 4A. Zusätzlich zu der vorstehenden Offenbarung existieren außerdem weitere Ausführungen, bei denen für den Lautsprecher und den dazugehörigen Schalldiffusor gemäß dieser Anmeldung eine Performance mit bevorzugten akustischen Eigenschaften erzielt wird. In 4A und 4B ist die Struktur der ersten Diffusorfläche 31 des Schalldiffusors 30 die gleiche wie die in 1 and 2. Ein Unterschied besteht darin, dass bei 4A und 4B der zweite Mittelbereich 320 der zweiten Diffusorfläche 32 des Schalldiffusors 30 ein hervorstehender, gerader Konus ist, der von einer flachen Fläche gebildet ist.
Sowohl auf 5A als auch auf 5B bezugnehmend, ist 5A eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprechers und eines dazugehörigen Schalldiffusors gemäß wieder einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung. 5B ist eine schematische Schnittdarstellung des Schalldiffusors in 5A. Zusätzlich zu der vorstehenden Besprechung sind weitere Ausführungen vorhanden, bei denen für den Lautsprecher und den dazugehörigen Schalldiffusor gemäß dieser Anmeldung eine Performance mit bevorzugten akustischen Eigenschaften erzielt wird. In 5A und 5B ist die Struktur der ersten Diffusorfläche 31 des Schalldiffusors 30 die gleiche wie die in 1 und 2. Ein Unterschied besteht darin, dass bei 5A und 5B der zweite Mittelbereich 320 der zweiten Diffusorfläche 32 des Schalldiffusors 30 ein hervorstehender, runder, konvexer Konus ist, der von einer runden Fläche gebildet ist.
6 ist ein Frequenzgang-Kurvendiagramm des Schalldiffusors in 2A, 3B, 4B und 5B, wobei ein Frequenzgang des zweiten Treibers 20 (beispielsweise eines Hochtöners) an einer Position simuliert wird, die einen Meter von einer horizontalen Mittelposition des Schalldiffusors 30 entfernt ist. Eine Punktlinie „...“ gibt den Schalldiffusor 30, gezeigt in 3B, an, dessen zweiter Mittelbereich 320 ein spitzer Konus ist; eine durchgezogene Linie „—“ gibt den Schalldiffusor 30, gezeigt in 2, an; eine gestrichelte Linie „---“ gibt den Schalldiffusor 30, gezeigt in 4B, an, dessen zweiter Mittelbereich 320 ein gerader Konus ist; eine Strich-Punkt-Linie „-.“ gibt den Schalldiffusor 30, gezeigt in 5B, an, dessen zweiter Mittelbereich 320 ein runder, konvexer Konus ist.
Aus 6 wird ersichtlich, dass wenn eine Frequenz geringer als 10 kHz ist, die Verläufe der vier Schalldruckpegel-Kurven sich leicht unterscheiden und jede bei 2,3 kHz ein lokales Minimum und bei 5,4 kHz ein lokales Minimum aufweist, wobei die Frequenzbandbreite der lokalen Minima etwa 500 Hz ist. In einem Frequenzband von 10 kHz bis 20 kHz ist die Schalldruckpegel-Kurve des Schalldiffusors 30, gezeigt in 5B, dessen zweiter Mittelbereich 320 ein runder, konvexer Konus ist, überwiegend flach. Insgesamt ist die Performance für akustische Höhen-Eigenschaften des Schalldiffusors 30, gezeigt in 5B, dessen zweiter Mittelbereich 320 ein runder, konvexer Konus ist, optimal. Die zweite Diffusorfläche 32 des Schalldiffusors 30 beeinflusst hauptsächlich die Schalldruckpegel-Kurve des Frequenzbands größer oder gleich 10 kHz.
Auf 7A und 7B bezugnehmend, sind 7A und 7B eine Darstellung des dreidimensionalen Erscheinungsbildes bzw. eine dreidimensionale Schnittdarstellung eines Schalldiffusors gemäß einem weiteren Aspekt dieser Anmeldung. Um lokale Minima bei 2,3 kHz und 5,4 kHz zu eliminieren, gibt ein weiterer Aspekt dieser Anmeldung ferner einen hohlen Schalldiffusor 30 an, der löchrig ist. Wie in 7A und 7B gezeigt, ist der Schalldiffusor 30 hohl mit sechs Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e, die in dem ersten Mittelbereich 310 der ersten Diffusorfläche 31 (Bass) des Schalldiffusors 30 angeordnet sind. Bei einem Aspekt können die Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e beispielsweise rund sein, gleiche Durchmesser aufweisen und symmetrisch angeordnet sein. Der Schalldiffusor 30 entspricht einem Helmholtz-Resonator. Der Helmholtz-Resonator weist üblicherweise eine relativ enge Schallabsorptions-Bandbreite auf und absorbiert das Maximum an Energie bei einer Resonanzfrequenz. Das Schallabsorptions-Leistungsvermögen des Helmholtz-Resonators nimmt bei einer Nicht-Resonanzfrequenz rasch ab und der Helmholtz-Resonator ist geeignet, um die Schallübertragung in einem schmalen Frequenzband zu steuern. Wenn die Größe eines Helmholtz-Resonators viel geringer ist als eine Wellenlänge einer Schallwelle seiner Resonanzfrequenz, können alle Gaspartikel innerhalb des Halses als „Masseblock“ aufgefasst werden, und das Gas innerhalb des Hohlraums kann als „Feder“ aufgefasst werden. Dadurch wird ein Masse-Feder-System gebildet, das heißt, ein klassisches konzentriertes Parameter-Modell. Ein mechanisches Modell des Helmholtz-Resonators kann dann zu einem konzentrierten Masse-Feder-System mit einem einzelnen Freiheitsgrad vereinfacht werden. Eine theoretische Resonanzfrequenz-Formel des Schalldiffusors 30, der in 7A und 7B als Helmholtz-Resonator verwendet wird, lautet wie folgt: $f = \frac{c}{2 π} \sqrt{\frac{S}{L * V}}$
Wobei c die Schallgeschwindigkeit, S der Flächeninhalt der Öffnungen in dem Hals (das heißt, die Flächeninhalte der einzelnen Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e), L die effektive Länge des Halses (das heißt, die Tiefe der einzelnen Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e) und V das Volumen eines Hohlraums (das heißt, ein hohles Volumen des Schalldiffusors 30) ist.
Bei 7A und 7B muss der gesamte Flächeninhalt der Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e des Schalldiffusors 30 an der ersten Diffusorfläche 31 (Bass) mit dem hohlen Volumen des Schalldiffusors korrekt abgestimmt werden. Außerdem wird (werden) eine Dämpfungsschicht (Dämpfungsschichten) (in der Figur nicht gezeigt) zu Positionen der Innenflächen oder Außenflächen der Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e hinzugefügt. Die Dämpfungsschichten können implementiert werden, indem ein Gewebestoff (engl. „mesh cloth“) jeweils an den Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e angeordnet wird, und der Gewebestoff, der für die Dämpfungsschichten verwendet wird, die Innenflächen oder die Außenflächen der Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e abdeckt. Um den Dämpfungs-Koeffizienten der Dämpfungsschichten anzupassen, kann der Anteil der mit Gewebestoff versehenen Öffnungen angepasst werden, die als Dämpfungsschichten verwendet werden, und die Größen der Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e können angepasst werden. Auf diese Weise können eine geeignete Resonanzfrequenz und der Helmholtz-Resonator mit Dämpfung konzipiert werden, um als Schalldiffusor 30 zu dienen.
8 ist ein Frequenzgang-Kurvendiagramm einer Simulation eines zweiten Treibers 30 (Höhen), wobei eine Testsimulation durchgeführt wird, bei der der Schalldiffusor 30 gemäß 1 durch den hohlen löchrigen Schalldiffusor 30 gemäß 7A und 7B ersetzt wird, die einen Vergleich eines Frequenzgangs des zweiten Treibers 20 (Höhen) zwischen einem löchrigen Schalldiffusor 30 und einem undurchlässigen Schalldiffusor 30 an einer Position zeigt, die einen Meter von einem horizontalen Mittelpunkt entfernt ist, wie in 8 und 9 gezeigt. Eine durchgezogene Linie „—“ gibt den hohlen, löchrigen Schalldiffusor 30 mit Dämpfungsschichten gemäß 7A und 7B an; eine gestrichelte Linie „---“ gibt den undurchlässigen Schalldiffusor 30 gemäß 1 an. 9 ist ein Frequenzgang-Kurvendiagramm der Messung eines zweiten Treibers 20 (Höhen). Eine durchgezogene Linie „-“ gibt den hohlen, löchrigen Schalldiffusor 30 mit Dämpfungsschichten gemäß 7A und 7B an; eine gestrichelte Linie „---“ gibt den undurchlässigen Schalldiffusor 30 gemäß 1 an.
Aus den simulierten Schalldruckpegel-Kurven in 8 wird Folgendes ersichtlich: Der hohle, löchrige Schalldiffusor mit Dämpfungsschichten kann ein lokales Minimum bei 2,3 kHz effektiv eliminieren und ein lokales Minimum bei 5,4 kHz verbessern, sodass die Schalldruckpegel-Kurven glatter sind. Dies trägt dazu bei, die Wirkungen des Schalldiffusors 30 des Lautsprechers 1 zu gestalten und zu verbessern. Aus der in 9 gemessenen Kurve kann geschlossen werden, dass das Messergebnis grundsätzlich mit dem Simulationsergebnis konsistent ist. Aus einer weiteren Analyse wird ersichtlich, dass die lokalen Minima bei 2,3 kHz und 5,4 kHz dadurch verursacht werden, dass Höhen- und Bass-Schallfelder an den Außendurchmesser des Schalldiffusors 30 gekoppelt werden. Die Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e sind in der ersten Diffusorfläche 31 (Bass) des Schalldiffusors 30 angeordnet und Dämpfungsschichten sind hinzugefügt, sodass der Schalldiffusor 30 zu einem Helmholtz-Resonator mit Dämpfungsschichten wird. Ein Schallübertragungsweg des Klangerzeugungsraums des ersten Treibers 10 (Bass) wird geändert und somit werden das lokale Minimum bei 2,3 kHz eliminiert und das lokale Minimum bei 5,4 kHz verbessert. Bemerkenswert ist, dass die Dämpfungssteuerung an Positionen der Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e in der ersten Diffusorfläche 31 des Schalldiffusors 30 sehr wichtig ist. Die optimale Kontrolle kann nicht erzielt werden, wenn die Dämpfungskraft übermäßig groß oder übermäßig klein ist. Wenn die Dämpfungskraft übermäßig groß ist, bedeutet dies, dass die erste Diffusorfläche 31 (Bass) des Schalldiffusors 30 steif ist und kein Schall in den Schalldiffusor 30 eintreten kann; wenn die Dämpfungskraft übermäßig klein ist, strahlt ein Großteil des Schalls, der in den Schalldiffusor 30 abgegeben wird, zurück in ein ursprüngliches Schallfeld, es kann keine effektive Kopplung auftreten und die optimale Wirkung kann nicht erzielt werden. Daher muss die Dämpfung an den Positionen der Öffnungen 313a, 313b, 313c, 313d, 313f und 313e in geeigneter Weise angepasst sein, um die optimale Wirkung zu erzielen.
Mit dem Lautsprecher 1 und dem dazugehörigen Schalldiffusor 30 gemäß dieser Offenbarung können Schallwellen von sowohl dem ersten Treiber 10 als auch dem zweiten Treiber 20 gleichzeitig gestreut werden. Zudem kann der wechselseitige Einfluss der Schallfelder in den zwei Klangzeugungsräumen des ersten Treibers 10 und des zweiten Treibers 20 auf ein Minimum verringert werden, sodass für den Lautsprecher 1 optimale akustische Eigenschaften erzielt werden.
Es ist zu verstehen, dass sich die vorstehende Offenbarung auf runde Lautsprecher 1 und weitere Elemente bezieht, was hier oder in den Ansprüchen nicht als beschränkend anzusehen ist. Der Fachmann wird verstehen, dass jede Form des Lautsprechers 1, Schalldiffusors 30 und dazugehöriger anderer Elemente (Treiber 10, 20; Diffusorflächen 22; Faltringe 131 und Vorsprünge) jede Form sein könnte und dennoch die Erfordernisse der Erfindung erfüllt. So könnten beispielsweise der Lautsprecher 1, der Schalldiffusor 30 und dazugehörige Ringe und Diffusorflächen viereckig, pentagonal, hexagonal oder jede weitere regelmäßige geometrische Figur sein, auch oval oder eine unregelmäßige Form. Runde Lautsprecher und dazugehörige Elemente sind lediglich der Einfachheit halber beschrieben.
Obgleich diese Anmeldung vorstehend unter Verwendung der Aspekte offenbart ist, werden die Aspekte nicht verwendet, um diese Anmeldung einzuschränken. Jeder Fachmann kann einige Modifikationen und Verbesserungen vornehmen, ohne von der Idee und dem Umfang dieser Anmeldung abzuweichen. Der Schutzumfang dieser Erfindung sollte daher Gegenstand des Umfangs sein, der von den Ansprüchen definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 2459338 A [0003]

Claims

Schalldiffusor zur Verwendung bei einem Lautsprecher, wobei der Schalldiffusor Folgendes aufweist: eine erste Diffusorfläche, die dazu ausgebildet ist, einem ersten Treiber des Lautsprechers zugewandt zu sein, wenn darin installiert, wobei die erste Diffusorfläche einen ersten Mittelbereich mit einem Vorsprung, einen ersten äußeren Ringbereich und einen ersten konkaven Ringbereich aufweist, der sich zwischen dem ersten Mittelbereich und dem ersten äußeren Ringbereich befindet; und eine zweite Diffusorfläche, die dazu ausgebildet ist, einem zweiten Treiber des Lautsprechers zugewandt zu sein, wenn darin installiert, wobei die zweite Diffusorfläche eine Plattenfläche aufweist, die von der Mitte nach außen vorsteht; wobei der Schalldiffusor dazu ausgebildet ist, koaxial zwischen dem ersten Treiber und dem zweiten Treiber des Lautsprechers angeordnet zu werden, und der erste Treiber und der zweite Treiber jeweils verschiedene Schallfrequenzen erzeugen.
Schalldiffusor gemäß Anspruch 1, wobei der erste Treiber einen ersten Faltring aufweist, wobei eine vertikale Distanz zwischen der ersten Diffusorfläche und dem ersten Faltring größer oder gleich dem maximalen physikalischen Hub ist, der von dem ersten Faltring erzeugt wird.
Schalldiffusor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich aufweist, der ein Vorsprung ist, und wobei ein Durchmesser des ersten Mittelbereichs der ersten Diffusorfläche größer ist als der zweite Mittelbereich der zweiten Diffusorfläche.
Schalldiffusor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Diffusorfläche eine zweite konkave Ringfläche aufweist und ein Durchmesser der zweiten konkaven Ringfläche kleiner ist als ein Durchmesser des ersten konkaven Ringbereichs der ersten Diffusorfläche.
Schalldiffusor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich aufweist, der in einem spitzen Konus hervorsteht.
Schalldiffusor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich aufweist, der in einem geraden Konus hervorsteht.
Schalldiffusor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Diffusorfläche einen zweiten Mittelbereich aufweist, der in einem konvexen Konus hervorsteht.
Schalldiffusor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schalldiffusor hohl ist und die erste Diffusorfläche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist.
Schalldiffusor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 8, wobei innere Flächen oder äußere Flächen der Vielzahl von Öffnungen der ersten Diffusorfläche Dämpfungsschichten aufweisen.
Lautsprecher, der Folgendes aufweist: einen ersten Treiber; einen zweiten Treiber, wobei sich eine Schallfrequenz, die von dem zweiten Treiber erzeugt wird, von der des ersten Treibers unterscheidet; und einen Schalldiffusor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Schalldiffusor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und Lautsprecher gemäß Anspruch 10, wobei die Vorsprünge, Plattenflächen und konvexen Konen kreisförmig sind.