-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem elektrodynamischen Lautsprecher für Kopfhörer nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Kopfhörer sind in den unterschiedlichsten Ausführungen, Leistungen und zu verschiedensten Anwendungen bekannt. Aufgrund der erforderlichen verhältnismäßig kleinen Ausführung der eingebauten Lautsprecher sind auch sämtliche Bauteile eines solchen Lautsprechers entsprechend klein ausgeführt.
-
Unabhängig von ihrer Größe und technischen Qualität besteht das Grundprinzip jedes Lautsprechers darin, das von einem Verstärker erhaltene elektrische Signal in Schallwellen umzuwandeln.
-
Um bei der Wiedergabe von Schallereignissen über elektrodynamische Lautsprecher dem Originalklang des Schallereignisses möglichst nahe zu kommen, wurden von der Elektronikindustrie hochempfindliche Lautsprecher für Kopfhörer, sog. High-End-Kopfhörer, entwickelt, deren Qualität sich durchaus auch in ihren Preisen widerspiegelt. Und trotzdem ermöglicht ein solcher High-End-Stereokopfhörer immer nur ein Abbild dessen, was das originale Schallereignis ausmacht. Zudem können herkömmliche High-End-Stereokopfhörer ihre klanglichen Vorzüge auch nur in Verbindung mit einer sehr hochwertigen und damit auch kostenintensiven Klangquelle ausspielen. D. h. für ein dem Originalklang näher kommendes Klangerlebnis wird ein sehr hochwertiger Plattenspieler oder CD-Player in Verbindung mit einem Verstärker benötigt. Das Gleiche gilt für die Verbindungskabel zwischen den Geräten. Trotzdem wird sich das Klangerlebnis mit einem High-End-Stereokopfhörer in Verbindung mit einer hochwertigen Klangquelle immer noch deutlich hörbar von dem natürlichen, originalen Klangerlebnis unterscheiden.
-
Bekannt ist ferner ein Lautsprecher, der zur Steigerung seiner Lautstärke bei Beibehaltung seiner Größe mit einer passiven Schwingspulenkühlung versehen ist. Er weist einen Magneten mit einer in diesem axial beweglichen Schwingspule, eine Membran und einen Lautsprecherkorb auf. Da er in einem Fahrzeug eingebaut ist, wird sein Gehäuse durch ein Teil eines Fahrzeugs gebildet. Der Magnet ist koaxial mit einem Ring umgeben, der einen Schlitz aufweist. Die freie Stirnfläche des Magneten wird von einer Scheibe umgeben, in der sich eine zentrale Öffnung befindet (
US 5940522 A ).
-
Einen ähnlichen Aufbau zeigt auch ein flacher Schallwandler, bestehend aus einem Korb, einem ringförmigen Magnetsystem, einer einteiligen Membran mit zugehöriger Schwingspule und einer zentrisch in dem Magnetsystem liegenden Kalottenmembran mit zugehöriger Schwingspule. Der Korb weist in seinem Umfangsbereich Befestigungslöcher und im Bereich der Stirnseite des Magnete kreisförmige Öffnungen auf (
DE 10 2004 034 882 A1 ).
-
Schließlich ist ein Korb für einen Lautsprecher bekannt, der aus einem Frontring, einer Bodenplatte und einen beide verbindenden konischen Verbindungsteil besteht, der kreisförmige oder polygonartige Öffnungen aufweist (
AT 163574 B ).
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lautsprecher für Kopfhörer bereitzustellen, die im Vergleich zu High-End-Stereokopfhörern auch ohne Nutzung qualitativ hochwertiger, kostenintensiver Klangquellen eine wesentlich höhere Qualität in der Abbildung und Wiedergabe des Originalklangs eines Schallereignisses aufweisen, unabhängig davon, ob es sich um eine einzelne menschliche Stimme, einen Chor, den Klang eines Soloinstruments, einer Instrumentengruppe oder eines Orchesters handelt, so dass sie dem Zuhörer ein dem Originalklang wesentlich näher kommendes, natürliches Klangerlebnis bieten.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die Erfindung und ihre Vorteile
-
Der Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile ist voranzustellen, dass sich der Erfinder seit langem mit dem Phänomen der Verbindung von Gestalt und Formen mit Tönen und Klängen, zu dem erstmals Ernst Florens Friedrich Chladni (1756 - 1827) in seiner 1787 veröffentlichten Schrift „Entdeckungen über die Theorie des Klanges“ referiert hat, befasst. In dieser Schrift legte er die Ergebnisse seiner systematischen Untersuchungen und Experimente zu den formenden, gestaltenden Kräften der Töne und Klänge dar, die er aus einem verhältnismäßig einfachen Experiment gewann: Eine mit feinem Sand bestreute dünne Platte wird an einer Stirnseite mit einem Geigenbogen angestrichen. Nach einer gewissen Zeit hört man einen Ton klingen und sieht, wie sich die Platte und der Sand in eine Bewegung setzen. Geschieht dies mit einem gewissen Geschick, ordnet sich der Sand zu einem filigranen Muster, das heute als „Chladnische Klangfiguren“ bezeichnete wird. Dieses Phänomen wurde Jahre später von dem Physiker Michael Faraday (1791 - 1867) aufgegriffen und weiterentwickelt. Er verwendete anstelle von Sand vorzugsweise sehr feines, leichtes Pulver und kam zu dem überraschenden Ergebnis, dass nicht nur die Platte den alleinigen Anteil an der Entstehung der Formen, d. h. der Klangfiguren hat, sondern auch die das Pulver umgebende Luft. Die Luft wird durch den Ton ebenfalls in eine Schwingung, sprich rhythmische Bewegung, versetzt. Obwohl bisher zahlreiche wissenschaftliche Veröffentlichungen zu diesen Experimenten gemacht wurden und auch noch gemacht werden, ist das Phänomen bis heute nicht abschließend geklärt. Es zeigt jedoch eindrücklich die Verbindung, sprich den Zusammenhang, von Ton, Klang und Formen auf. Als Beispiele für aktuelle wissenschaftliche Veröffentlichungen mögen hier drei Literaturstellen genannt sein: SIAM REVIEW, Vol. 54, No. 3, pp 573-596, „Chladni Figures and the Tacoma Bridge: Movitating PDE Eigenvalue Problems via Vibrating Plates", 2012 Society for Industrial and Applied Mathematics, see http://www.siam.org/journals/ojsa.php; „Selected for a Viewpoint in Physics", Physical Review Letters, PRL 116, 184501 (2016); „Resolving the formation of modern Chladni figures", EPL, 111 (2015) 64004, (doi: 10.1209/0295-5075/111/64004), www.epljournal.org.
-
Die nachfolgend beschriebene Erfindung ist eine Ausnutzung dieses Prinzips, d. h. die Beeinflussung von Ton und/oder Klang durch Grundformen, denen Chladnische Klangfiguren zugrunde liegen oder anders ausgedrückt, die aus dem Formenschatz der Chladnischen Klangfiguren entnommen sind, und bei erfindungsgemäßer Gestaltung und Anbringung an dem Lautsprecher nachweislich eine Beeinflussung der Schallabstrahlung des Lautsprechers bewirken, also eine technische Wirkung hervorbringen.
-
Wie sich bei praktischen Versuchen mit dem Formenschatz der Chladnischen Klangfiguren gezeigt hat, ist es möglich, durch die Anordnung ganz bestimmter, überwiegend flächiger, also sich in der Ebene erstreckender Formen, an den Magneten der Lautsprecher herkömmlicher Kopfhörer, deren Klang deutlich zu verbessern. Der aus dem linken und/ oder rechten Lautsprecher wahrgenommene Ton oder Klang gibt den Originalton oder -klang des gesprochenen Wortes der menschlichen Stimme, eines Chores, eines Instrumentes, einer Instrumentengruppe oder von einem Orchester so originalgetreu wieder, dass der Hörer den Eindruck hat, den Ton oder Klang unmittelbar von der originalen Quelle, wie in einer Life-Veranstaltung oder einem Life-Konzert zu hören. Mittels erfindungsgemäß ausgestatteter Lautsprecher ist der Kopfhörer sogar in der Lage, auch mit einfachen Klangquellen, wie z.B. einem Mobilfunkgerät, einem MP3-Player, einem Tablet oder einem PC, bereits ein außergewöhnlich gutes Klangerlebnis zu ermöglichen. Eine weitere Steigerung des Musikgenusses durch eine hochwertige Klangquelle ist natürlich möglich, aber eben nicht Voraussetzung.
-
Erfindungsgemäß ist der Magnet der Lautsprecher eines Kopfhörers koaxial mit einem Ring umgeben, in den mindestens eine S-förmige Ausnehmung eingebracht ist. Die freie Stirnfläche des Magneten ist mit einer Scheibe versehen, in die mindestens ein Kreis und/oder eine polygonartige Ausnehmung eingebracht sind.
-
Durch die Anbringung von jeweils einem ring- und einem scheibenförmigen, jeweils mit Ausnehmungen versehenen Formelement an dem Magneten der beiden Lautsprecher des Kopfhörers wird die oben beschriebene, deutliche Klangverbesserung erzielt. Die Formelemente sind im Wesentlichen so gestaltet, dass sie sich der Form des Magneten sowie der elektrischen Anschlüsse der Schwingspule anpassen, d. h. dass sie möglichst größere Berührungsflächen mit dem Magneten aufweisen. Das stellt bei der zylindrischen Form des Magneten insofern keine besonderen Anforderungen dar, als sowohl die vollständige Kreisform der freien Stirnfläche des Magneten sowie dessen geschossene ringförmige Mantelfläche als auch Teile einer Kreisform oder eines Ringes, d. h. ein Bogen, Grundformen chladnischer Klangfiguren darstellen. Die in die Formelemente eingebrachten Ausnehmungen bestehen ebenfalls aus Bögen, zusammengesetzten Bögen und/oder polygonen Formen, die dem Formenschatz chladnischer Klangfiguren entnommen sind. Die Ringform entsteht dadurch, dass zwei Bögen mit entgegengesetzter Krümmung an ihren beiden freien Enden miteinander verbunden werden, die beiden Bögen also nach ihrer Verbindung in einer Ebene einander gegenüberliegen.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die breite Ringfläche, in die die mindestens eine S-förmige Ausnehmung eingebracht ist, in radialer Richtung, so dass der Ring mit dieser breiten Ringfläche auf dem Lautsprecherkorb aufliegt. Eine andere Möglichkeit der Positionierung und Gestaltung des Ringes besteht darin, dass sich die breite Ringfläche in axialer Richtung koaxial zum Magneten erstreckt.
In einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in den Ring drei S-förmige Ausnehmungen in einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander eingebracht. Die S-Form entsteht dadurch, dass zwei Bögen mit entgegengesetzter Krümmung mit jeweils einem ihrer freien Enden aneinandergereiht werden, d. h. an einen Bogen mit konvexer Krümmung ein Bogen mit konkaver Krümmung angefügt wird, die beiden Bögen nach der Verbindung also in einer Ebene hintereinander liegen.
-
Aus rein praktischen Gründen ist der Ring im Bereich der elektrischen Anschlüsse der Schwingspule mit einer Aussparung versehen.
-
Es versteht sich von selbst, dass die klangverbessernden Anbauelemente, bei der vorliegenden Erfindung der Ring und/oder die Scheibe, aus einem gute Klang- und/oder Resonanzeigenschaften aufweisenden, klangverstärkenden Material bestehen müssen, wovon Holz sicher eines der geeignetsten Materialien sein dürfte. Aber auch andere Naturmaterialien, wie z. B. Horn oder Muschel erscheinen für diesen Zweck geeignet. Denkbar ist aber auch, die Formelemente aus einem Verbundwerkstoff herzustellen.
-
In einer weiter verbesserten Ausgestaltung der Erfindung sind in die auf der freien Stirnfläche des Magneten angeordnete Schreibe zusätzliche Formelemente in Form von Ausnehmungen eingebracht, wobei zumindest eines dieser Formelemente aus einer S-förmigen Ausnehmung und/oder zwei sich kreuzenden S-Formen besteht.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen entnehmbar.
-
Figurenliste
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lautsprechers für einen Kopfhörer ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine erste Ausführung eines Lautsprechers eines Kopfhörers mit Blick auf seine Rückseite,
- 2 eine zweite Ausführung eines Lautsprechers eines Kopfhörers mit Blick auf seine Rückseite und
- 3 drei unterschiedliche Anbauelemente für die Lautsprecher des Kopfhörers.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Die 1 und 2 zeigen jeweils einen Lautsprecher 1 eines Kopfhörers mit Blick auf dessen Rückseite. Der Lautsprecher 1 besteht aus einem Magnet 2, einem Lautsprecherkorb 3 und einer koaxial in dem Magnet 2 angeordneten, in den 1 und 2 allerdings nicht sichtbaren Schwingspule. An der Rückseite des Lautsprecherkorbes 3 befindet sich ein Klemmteil 4 für die elektrischen Anschlüsse 5 der Schwingspule. An seiner Mantelfläche ist der Magnet 2 koaxial von einem dünnwandigen Ring 6 umgeben, der auf der Rückseite des Lautsprecherkorbes 3 aufliegt. Im vorliegenden Beispiel besteht der Ring 6 aus Holz und weist im Bereich des Klemmteils 4 eine Aussparung auf. In den Ring 6 selbst sind drei S-förmige Ausnehmungen 7 in einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander eingebracht. Die freie Stirnfläche des Magneten 2 ist mit einer Scheibe 8 versehen, die in der in 1 gezeigten ersten Ausführung im zentralen Bereich der Schwingspule eine kreisförmige Ausnehmung 9 und in 2 eine polygonartige Ausnehmung 10 in Form eines Sechsecks aufweist. In der in 2 gezeigten Ausführung ist diese Scheibe 8 noch zusätzlich mit zwei S-förmigen Ausnehmungen 7 und einer Doppel-S-förmigen Ausnehmung 11 versehen, die aus zwei sich kreuzenden gespiegelten S-Formen besteht. Die Scheibe 8 besteht im vorliegenden Beispiel ebenfalls aus Holz.
-
In 3 sind die Anbauelemente des Lautsprechers, nämlich der Ring 6 sowie die Scheibe 8, einzeln dargestellt. Bei dem Ring 6 sind seine S-förmigen Ausnehmungen 7 erkennbar. Die Scheibe 8 ist in zwei Ausführungen dargestellt, nämlich mit der zentralen kreisförmigen Ausnehmung 9 und in der zweiten Ausführung mit der polygonartigen Ausnehmung 10 in Form eines Fünfecks sowie den zusätzlichen S-förmigen Ausnehmungen 7 sowie der Doppel-S-förmigen Ausnehmung 11, die aus zwei sich kreuzenden gespiegelten S-Formen besteht. Die kreisförmige Ausnehmung 9 sowie die polygonartigen Ausnehmungen 10 brauchen nicht zwingend in der Mitte der Scheibe angeordnet zu sein.
-
Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass die hier gezeigten Formelemente, nämlich die S-förmigen Ausnehmungen 7, die kreisförmigen und polygonartigen Ausnehmungen 9, 10, sowie die Doppel-S-Form 11 nur eine Auswahl der von dem Formenschatz der chladnischen Klangfiguren umfassten Formen darstellen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lautsprecher
- 2
- Magnet
- 3
- Lautsprecherkorb
- 4
- Klemmteil
- 5
- Elektrische Anschlüsse
- 6
- Ring
- 7
- S-förmige Ausnehmung
- 8
- Scheibe
- 9
- Kreisförmige Ausnehmung
- 10
- Polygonartige Ausnehmung
- 11
- Doppel-S-förmige Ausnehmung
