DE10212083B3 - Elektrodynamischer Schallwandler - Google Patents

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DE10212083B3 DE2002112083 DE10212083A DE10212083B3 DE 10212083 B3 DE10212083 B3 DE 10212083B3 DE 2002112083 DE2002112083 DE 2002112083 DE 10212083 A DE10212083 A DE 10212083A DE 10212083 B3 DE10212083 B3 DE 10212083B3
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer Hauptabstrahlseite für einen Schall, mindestens einer Hauptschallquelle zum Abstrahlen eines Hauptschalls über die Hauptabstrahlseite und mindestens einer Nebenschallquelle zum Abstrahlen eines zum Hauptschall im wesentlichen gegenphasigen Nebenschalls über die Hauptabstrahlseite mit einem mindestens 0,3fachen Schalldruck des Hauptschalls.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer Hauptabstrahlseite für einen Schall.
  • Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Konstruktionsformen von elektrodynamischen Schallwandlern, die jeweils für die einzelnen Einsatzzwecke zugeschnitten sind. So sind z.B. Zeilenlautsprecher bekannt, bei denen mehrere elektrodynamische Schallwandler in einer Reihe nebeneinander angeordnet werden, um eine gewisse Schallbündlung zu erzielen. Eine Zeilenlautsprecherausführung ist z.B. in der Offenlegungsschrift DE 30 0789 5 A1 erwähnt. Solche Lautsprecher finden weitverbreiteten Einsatz unter anderem in Kirchen, wo sie mit einer vertikalen Ausrichtung ihrer Zeilenachse aufgehängt werden. Viele dieser Systeme haben sich im Einsatz gut bewährt; dennoch treten in der Technik immer wieder Bedürfnisse auf, andere Abstrahlcharakteristiken eines elektrodynamischen Schallwandlers bereitzustellen. In der Offenlegungsschrift DE 199 381 72 A1 wird z.B. eine Lautsprecherkonstruktion beschrieben, die in einer vorgebbaren Richtung eine Schallüberhöhung im niederfrequenten Bereich erzielt.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer verbesserten Richtcharakteristik bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer Hauptabstrahlseite für einen Schall wie folgt gelöst:
    Der elektrodynamische Schallwandler weist mindestens eine Hauptschallquelle zum Abstrahlen eines Hauptsschalls über die Hauptabstrahlseite und mindestens eine Nebenschallquelle zum Abstrahlen eines zum Hauptschall im wesentlichen gegenphasigen Nebenschalls über die Hauptabstrahlseite mit mindestens 0,3 -fachem Schalldruck des Hauptschalls auf.
  • Das bedeutet, dass ein einziger elektrodynamischer Schallwandler an einer gemeinsamen Hauptabstrahlseite Schallquellen mit unterschiedlichen Eigenschaften aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass die mindestens eine Nebenschallquelle den indirekten gleichen Schall, den die Hauptschallquelle ausstrahlt, als gegenphasigen Nebenschall ebenfalls über die Hauptabstrahlseite abstrahlt, kommt es zu einer teilweisen Auslöschung des über die Hauptabstrahlseite von der Hauptschallquelle ausgestrahlten Hauptsschalls. Hierdurch lässt sich bewusst auf die Abstrahlcharakteristik des gesamten elektrodynamischen Schallwandlers Einfluss nehmen. Bevorzugt dürfte die Einflussnahme derart erfolgen, dass Personen, die sich im wesentlichen in der Hauptabstrahlrichtung des elektrodynamischen Schallwandlers befinden, die maximal eingestellte Lautstärke erfahren, während Personen, die sich z.B. senkrecht zum elektrodynamischen Schallwandler befinden nur noch einen Bruchteil der Lautstärke mitbekommen. Solche Schallwandlersysteme eignen sich insbesondere in Verbindung mit visueller Informationsübertragung, bei der eine angesprochene Person sich aufgrund der zusätzlichen Bildinformation in einer vorbestimmten Position bzw. einem Positionsbereich befinden muss. Bevorzugt kann eine Ausgestaltung vorgesehen werden, bei der die mindestens eine Hauptschallquelle und die mindestens eine Nebenschallquelle für eine breitbandige Schallabstrahlung im Nutzfrequenzbereich, bevorzugt im Bereich 200–5000 Hertz, ausgestaltet sind. Das bedeutet, dass die Richtwirkung durch die teilweise Auslöschung des Hauptschalls durch die Nebenschallquellen im wesentlichen über den gesamten Nutzfrequenzbereich, der insbesondere den Sprachbereich umfasst, erfolgen kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass ein an die Hauptabstrahlseite angrenzendes Gehäuse vorgesehen ist und die mindestens eine Nebenschallquelle durch mindestens eine zum Gehäuseinneren hindurchgehende Öffnung in der Hauptabstrahlseite im Zusammenspiel mit dem Reflektionsvermögen des Gehäuses für den ins Gehäuseinnere gerichteten rückwärtigen Schall der mindestens einen Hauptschallquelle gebildet ist. Der rückwärtig von der Hauptschallquelle in das Gehäuseinnere ausgestrahlte Schall wird demnach im Gehäuseinneren reflektiert und über die Öffnung an der Hauptabstrahlseite abgegeben. Aufgrund der Gegenphasigkeit dieses Schalls kommt es dann zu der gewünschten teilweisen Auslöschung. An dieser Stelle sei angemerkt, dass aufgrund der Gehäuse- und Öffnungsausgestaltungen bei diesem Prinzip andere Kriterien vorliegen, als z.B. bei einer Bassreflexbox, die auch reflektierten Schall über eine Öffnungskonstruktion nach vorne abstrahlt. Bei dieser soll allerdings eine Verstärkung des nach vorne abgestrahlten Schalls bei einer Resonanzfrequenz erfolgen. Bei der Resonanzfrequenz strahlen Hauptschallquelle und Öffnung gleichphasig ab, weswegen eine Gegenphasigkeit unerwünscht ist.
  • Des weiteren ist gemäß einer weiteren Variante vorgesehen, dass die mindestens eine Nebenschallquelle zum Abstrahlen des Nebenschalls oberhalb einer durch das Gehäuse und der mindestens einen Öffnung vorgegebenen Helmholtzresonanz ausgestaltet ist.
  • Im Gegensatz zu dieser Ausgestaltung wird bei einer Bassreflexbox gerade die Helmholtzresonanz für die oben angesprochene Verstärkung der Lautstärke herangezogen.
  • Günstigennreise kann mindestens eine Dimensionsabmessung, bevorzugt die Tiefe, des Gehäuseinneren kleiner sein, als ein Großteil der Wellenlängen im Nutzfrequenzbereich, bevorzugt 200 bis 5000 Hertz. Hierdurch werden Mehrfachreflektionen im Gehäuseinneren weitestgehend vermieden, so dass sich möglichst keine Resonanzbereiche herausbilden können.
  • Hierbei kann die mindestens eine Dimensionsabmessung des Gehäuseinneren einen Betrag von kleiner 15 cm, bevorzugt 9 cm, aufweisen. Als Beispiel sei angeführt, dass eine Frequenz von 3000 Hertz einer Wellenlänge von 10cm entspricht.
  • Bei dem Schallumlenkungsprinzip zur Erzeugung des gegenphasigen Nebenschalls lässt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung Einfluss auf die Schallbündelung dadurch nehmen, dass ein Flächenverhältnis der Abstrahlfläche der mindestens einen Hauptschallquelle und der Abstrahlfläche der mindestens einen Öffnung 0,5–2,0 entspricht.
  • Zum Einstellen der Abstrahlcharakteristik bzw: Bündelungscharakteristik kann ein Abstand der mindestens einen Hauptschallquelle zu der mindestens einen Nebenschallquelle einstellbar ausgestaltet sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass eine Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Hauptschallquelle zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Nebenschallquelle in ihrer Winkelstellung relativ zueinander einstellbar sind.
  • Generell ist festzustellen, dass aufgrund der Kombination von Hauptschallquellen und Nebenschallquellen sich immer eine resultierende Abstrahlung des elektrischen dynamischen Schallwandlers einstellen wird, die letztendlich von der Richtung und dem Abstand der wirksamen Hauptabstrahlrichtung sowohl der Hauptschallquelle als auch der Nebenschallquellen als auch dem jeweiligen Schalldruck relativ zueinander abhängt.
  • Um ein bewährtes Bündelungsprinzip zusätzlich als unterstützende Maßnahme heranzuziehen, können mehrere Hauptschallquellen in mindestens einer Hauptzeile angeordnet und mindestens eine Nebenschallquelle in mindestens einer zur Hauptzeile parallel verlaufenden Nebenzeile angeordnet sein. Durch die Zeilenanordnung ergibt sich bereits eine Bündelung in einer Richtung, während durch parallele Gruppierung von Haupt schallquellen und Nebenschallquellen sich die gewünschte Bündelung in einer Richtung senkrecht zur Zeilenrichtung bewirken lässt.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die mindestens eine Nebenschallquelle ringförmig um die mindestens eine Hauptschallquelle angeordnet ist. Hierbei handelt sich dann um z.B. einen runden elektrodynamischen Schallwandler, wie er unter Umständen . als Deckeneinbaulautsprecher Verwendung finden könnten. Durch die Bündelung würde sich dann eine Art "Schalldusche" ergeben.
  • Eine weitere Maßnahme zum Vermeiden von Resonanzspitzen besteht darin, dass das Innere des Gehäuses bedämpft sein kann. Bevorzugt wird offenporiger Schaumstoff mit geringem Raumgewicht verwendet.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass im Nutzfrequenzbereich (bevorzugt 200 bis 5000 Hertz) mittels der mindestens einen Hauptschallquelle und der mindestens einen Nebenschallquelle eine keulenförmige Abstrahlung über die Hauptabstrahlseite erzeugt ist. "Normale" Schallwandler haben eine annährend kugelförmige Abstrahlung. Durch das Zusammenspiel von Nebenschallquellen und Hauptschallquellen lässt sich die Kugel – zu eben dieser Keulenform gezielt einengen.
  • Damit Personen, die von der Hauptabstrahlrichtung des elektrodynamischen Schallwandlers nicht unmittelbar angesprochen werden sollen, möglichst wenig von dem Schall erfahren, kann vorgesehen sein, dass im Nutzfrequenzbereich eine Abstrahlung senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung der Hauptabstrahlseite mit 3 bis 25 dB, bevorzugt 6 bis 20 dB geringerem Schalldruck erfolgt. Eine Verringerung um 6 dB bedeutet eine Halbierung des Schalldruckpegels in der Richtung senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung. Durch diese starke Bündelung des Schalls sind Möglichkeiten für zahlreiche Anwendungsfälle gegeben, bei denen gerade eine solche Abstrahlcharakteristik von sehr großem Nutzen und Vorteil ist.
  • Insbesondere bei dem Einsatz des erfindungsgemäßen elektrodynamischen Schallwandlers in Verbindung mit einem Bildübertragungsmedium ist es von besonderem Nutzen, wenn mehrere Hauptschallquellen und mehrere Nebenschallquellen ebenfalls mindestens in einer horizontalen Zeile zueinander angeordnet sein können. Die Abstrahlung kann dann z.B. über die gesamten Bildflächenbreite erfolgen. Befindet sich jedoch eine Person außerhalb eines, auf die Bildfläche einsehbaren Bereichs ist diese auch dem Schall nur noch minimal ausgesetzt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Hauptschallquelle über mindestens einen Schallkanal mit der Hauptabstrahlseite in Verbindung steht. Hierdurch lässt sich die Wegstrecke des Hauptschalls von der Hauptschallquelle bis zum Austritt an der Hauptabstrahlseite nahezu beliebig variieren. Dies hat zur Folge, dass die Wegstrecke von der Hauptschallquelle zum Austritt des Hauptschalls und der Wegstrecke von der Erzeugung des gegenphasigen Nebenschalls bis zum Austritt des Nebenschalls an der Hauptabstrahlseite relativ zueinander durch verschiedene Konfigurationen in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander ausgestaltet werden können. Dies hat ebenfalls Einfluss auf die Gesamtabstrahlcharakteristik des Schallwandlers. Wenn z.B. der gegenphasige Nebenschall möglichst gehäusenah eine die Gesamtabstrahlung einengende Auslöschung des Hauptschalls erzielen soll, sollten die Laufzeiten der Schallwellen von Hauptschall und Nebenschall möglichst aneinander angenähert sein. Hierzu könnte die mindestens eine Schallquelle so z.B. in einem Gehäuse platziert werden, dass sich möglichst angenäherte Laufzeiten des Haupt- und Nebenschalls bei der Abstrahlung über die Hauptabstrahlseite ergeben. Dies könnte z.B. durch eine Zurückversetzung der Schallquelle in einem Gehäuse im Abstand zur Hauptabstrahlseite erfolgen.
  • Gemäß einer Variante ist hierzu gewünscht, dass die Länge des mindestens einen Schallkanals mindestens 0,2 mal der Tiefe des Gehäuseinneren entspricht. Die Tiefe des Gehäuseinneren wird hierzu in der Achse der Abstrahlung des Hauptschalls gemessen. Üblicherweise wird für den Austritt des Hauptschalls eine Blende an der Frontseite des Schallwandlers verwendet, die für sich gesehen schon einen gewissen Schallkanal darstellt. Grundsätzlich ist bei dieser Ausgestaltung jedoch ein Schallkanal zusätzlich bzw. in Addition zu der Länge der Öffnung in der Blende zu verstehen.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen als Richtzeile ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandlers in einer Vorderansicht,
  • 2 den Schallwandler aus 1 im Vollschnitt,
  • 3 eine zweite Ausführungsform eines als Richtzeile ausgestalteten dynamischen Schallwandlers in einer Vorderansicht,
  • 4 den Schallwandler aus 3 im Vollschnitt,
  • 5 ein Abstrahldiagramm für den Schallwandler aus 1 und einen Schallwandler aus 3 im Vergleich mit einer herkömmlichen Schallzeile,
  • 6 eine schematische Unteransicht eines als topfförmiger Lautsprecher ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandlers,
  • 7 den Schallwandler aus 6 im Vollschnitt,
  • 8 eine Variante eines als topfförmiger Lautsprecher ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandlers, und
  • 9 eine weitere Ausführungsform eines als Richtzeile ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandlers im Vollschnitt.
  • Der Schallwandler aus 1 weist ein im Querschnitt (siehe 2) U-förmiges Gehäuse 1 auf, dass seitlich durch in das U-Profil eingesetzte Seitenwände verschlossen ist. Bis auf eine eventuelle, nicht dargestellte Zuleitung ist das Gehäuse 1 demnach an seiner Oberseite 5, Rückseite 6, Unterseite 7 sowie den beiden Seitenwänden 8 und 9 geschlossen. Das Gehäuse 1 besteht im wesentlichen aus einem Aluminium- U-Profil mit an den Enden eingeklebten Seitenwänden.
  • Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich jeweils an der Oberseite 5, Rückseite 6, und Unterseite 7 eine Bedämpfungsschicht 4, die Resonanzen im Gehäuseinneren verhindern soll. Zur Erreichung dieses Ziels, ist eine geeignete Materialwahl und Dickenwahl der Bedämpfungsschicht 4 vorgenommen worden. Im vorliegenden Fall wurde ein offenporiger Schaumstoff mit geringem Raumgewicht gewählt.
  • An der Vorderseite 11 (Hauptabstrahlseite) ist eine sich über die gesamte Länge des Gehäuses 1 erstreckende Lochblende 3 vorgesehen. Diese Lochblende 3 ist gegenüber der Oberseite 5 und der Unterseite 7 zurückversetzt, so dass die Oberseite 5 und Unterseite 7 nach vorne überstehen, wodurch sich eine zusätzliche Richtwirkung ergibt, wie weiter unten noch beschrieben wird. Die Lochblende 12 sitzt auf den Seitenwänden auf und ist durch Leistenstücke 10' in ihrer Position gehalten, so dass zwischen einer gradlinig verlaufenden Oberkante 13 und einer gradlinig verlaufenden Unterseite 14 jeweils ein. Spalt 15 und 16 gebildet ist, der sich über die gesamte Länge des Gehäuses 1 abzüglich der Seitenwanddicken erstreckt. Die Lochblende 12 weist mehrere kreisrunde Öffnungen 17 auf, die sich in einer Reihe längs des Schallwandlers erstrecken und jeweils einen kleinen Abstand zueinander aufweisen. Hinter jeder Öffnung 17 ist ein von der Größe entsprechend angepasster Lautsprecher 3 angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 16 Hochleistungs-Breitbandlautsprecher, (elektronisch korrigiert), vorgesehen.
  • Diese weisen einen Übertragungsbereich von 250 ... 20000 Hertz, eine Impedanz von 8 Ohm und eine Belastbarkeit von RMS 80 Watt, Programm 160 Watt auf.
  • In 1 ist zu erkennen, dass sich die Schlitze 15 und 16 über die gesamte durch die Lautsprecher 18 abgedeckte Länge erstrecken. Das Öffnungsverhältnis vor den Öffnungen der Schlitze 15, 16, zu der Öffnungsfläche der Öffnungen 17 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 0,8; kann bevorzugt jedoch variiert werden zwischen 0,5 bis 2,0. Des weiteren ist zu erkennen, dass sich die Bedämpfungsschichten 4 aus offenporigem Schaumstoff bis vor die Schlitze 15 und 16 erstrecken und deren Rückseite vollständig abdecken.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Befestigung der Lochblende 2 optional durch Aussparungen in den Seitenwänden erfolgen kann, anstelle der Verwendung von in Verlängerung der Seitenwände eingesetzten Leistenstücken 10'. Durch die Leistenstücke 10' lässt sich auch die Schlitzbreite sehr einfach verändern, ohne dass jeweils entsprechende Seitenwände zur Verfügung gestellt werden müssen. Mit unterschiedlichen Schlitzbreiten der Schlitze 15 und 16 können jeweils unterschiedliche Schallwandlereigenschaften bereitgestellt werden, wie anhand der 3 noch näher erläutert wird.
  • Im folgenden wird nunmehr die Wirkungs- und Funktionsweise des oben beschriebenen Schallwandlers näher erläutert.
  • Sämtliche Lautsprecher 3 sind einheitlich angesteuert und geben an der Vorderseite 11 einen "positiven" Schall über die Öffnungen 17 ab. Ein gleicher, jedoch "negativer" Schall wird von jedem Lautsprecher 3 nach hinten in das Gehäuse 1 abgegeben. Innerhalb des Gehäuses 1 wird nunmehr dieser "negative" (gegenphasigen Nebenschall) umgelenkt bzw. reflektiert. Diese Umlenkung bzw. Reflektion erfolgt durch die Bedämpfungsschicht 4 äußerst breitbandig und ohne größere Spitzen. Dieser Nebenschall wird nach vorne über die Schlitze 15 und 16 ebenfalls an der Vorderseite 11 abgegeben. Aufgrund der Tatsache, dass dieser Nebenschall gegenphasig zum über die Öffnung 15 abgegebenen Hauptschall ist, kommt es zu einer Überlagerung, die zur teilweisen Auslöschung und somit zu einem resultierenden Schall führt. Durch Reflektionsverluste und das Flächenverhältnis der Schlitze 15 und 16 zu den Öffnungen 17 ist der Nebenschall ca. 0,3 bis 1,0 mal so stark wie der Hauptschall.
  • Mit entscheidend für diese Funktionsweise ist u.a. die Gehäuseabmessung. Die Innenabmessung des Gehäuses 1 sind so gewählt, dass insbesondere in der Tiefenrichtung ausgehend von dem Schallerzeugungszentrum des Lautsprechers 3 bis zur ersten Reflektion an der Rückseite 6 der Schall eine maximale Strecke von 10 cm zurücklegen kann. Auch in der Höhe baut der Schallwandler relativ flach, wodurch diese Bemessungsregel auch hier anwendbar ist. Der Vorteil der sich daraus ergibt besteht darin, dass ein Hauptteil der Schallwellen im Gehäuseinneren reflektiert wird, bevor ihre Wellenlänge erreicht ist. Eine Länge von 10cm entspricht ca. der Wellenlänge von 3000 Hertz. Aufgrund der Tatsache, dass sich der übliche Nutzfrequenzbereich, insbesondere Sprachbereich, im Bereich von 200 bis 5000 Hertz bewegt, kommt es vorrangig nicht zu Resonanzerscheinungen. Das Gehäuse 1 stellt wie vorwiegend alle geschlossenen Gehäuse mit Öffnung einen Helmholtzresonator dar. Aufgrund der relativ kleinen Gehäuseabmessung in der Tiefen- und Höhenrichtung erfolgt die Abstrahlung im Nutzfrequenzbereich von 200 bis 5000 Hertz oberhalb der Helmholtzresonanz des Gehäuses 1. Die Länge des Gehäuses 1 stellt dabei kein Problem dar, da die Abstände der einzelnen Lautsprecher 3 zu den Seitenwänden unterschiedlich groß sind, weshalb es zu einem sich glättenden Reflektionsdurcheinander kommt. Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, zwischen jedem Lautsprecher 3 nochmals eine Trennwand im Gehäuse einzuziehen.
  • Anhand des Abstrahldiagramms der 5, dass bei einer Frequenz von 1 Kilohertz aufgenommen worden ist, ergibt sich für den in 1 und 2 dargestellten Schallwandler das gestrichelte Bild (Richt-Schallzeile symmetrisch).
  • Deutlich ist eine sehr starke Bündelung in vertikaler Richtung zu erkennen. Insbesondere ist zu erkennen, dass gegenüber der auf der Hauptachsenrichtung (–180° bis 0°) abgestrahlten Schalls, der senkrecht hierzu abgestrahlte Schall (Richtung: 90° bis –90°) einen um 10 dB geringeren Schalldruckpegel aufweist. Hierdurch ergibt sich ein keulenförmiges Abstrahlbild des Schalls.
  • Zum Vergleich ist in durchgezogener Linie eine Schallzeile herkömmlicher Bauart eingezeichnet. Die Schallzeile weist eine gleiche Anzahl von Lautsprechern oder eine gleiche Größe auf. Allerdings ist sie nicht mit Schlitzen 15 und 16 der sonstigen Öffnungen für einen "indirekten" Schall bzw. Nebenschall ausgestattet, sondern strahlt nur den Hauptschall über die Öffnungen 17 ab. Bei dieser beträgt der Unterschied zwischen den beiden senkrecht zueinander verlaufenden Achsen lediglich 3,5 bis 4 dB.
  • Im Folgenden wird anhand der 3 und 4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrodynamischen Schallwandlers näher erläutert. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird im Folgenden nur auf die wesentlichen Unterschiede zu dem vorangegangen Ausführungsbeispiel eingegangen. Deshalb sind baugleiche Bestandteile mit gleichen Bezugsziffern versehen und es wird diesbezüglich auf die obige Beschreibung verwiesen.
  • Der Hauptunterschied besteht in der asymmetrischen Anordnung der Lochblende 2 und somit der Lautsprecher 3. Hierdurch ist lediglich auf einer Seite, nämlich oberhalb der Lochblende 2 ein Schlitz 15' vorgesehen. Dieser ist doppelt so breit, wie der Schlitz 15 aus dem vorangegangen Ausführungsbeispiel, erstreckt sich aber über die gleiche Länge. Die Unterseite 14 der Lochblende 2 sitzt unmittelbar auf dem Gehäuse 1 auf. Die Seitenwände können mit einer entsprechend ausgestalteten Aussparung zur Anordnung der Lochblende 2 versehen sein. Hier werden jedoch geeignete Leisten 10 in Verlängerung der Seitenwände verwendet.
  • Die Bedämpfungsschicht 4' ist im Inneren des Gehäuses 1 so modifiziert, dass sie den Betrieb der Lautsprecher 3 nicht behindert und zum anderen den Schlitz 15' vollflächig zum Gehäuseinneren hin abdeckt. Sämtliche anderen Abmessungen sind identisch zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
  • Im folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Der "indirekte" Schall (Nebenschall) wird demnach vollständig über den oberen Schlitz 15' an der Vorderseite 11 abgestrahlt. Hierdurch kommt es zu einer Verschiebung der resultierenden Hauptabstrahlachse. Diese ist dann nicht mehr mit der Hauptabstrahlachse der Lautsprecher 3 identisch. In 5 ist mit strichpunktierter Linie das Abstrahldiagramm in Vertikalrichtung für dieses zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Deutlich ist zu erkennen, dass die Hauptabstrahlachse um ca. –30° nach unten verschwenkt ist. Hierdurch strahlt der Schallwandler verstärkt in diese Richtung ab. Die Keulenform des gesamten Abstrahldiagramms bleibt im Wesentlichen identisch, da der über den größeren Schlitz 15' heraustretende Schall den gleichen Schalldruckpegel aufweist, wie der auf die beiden Schlitze 15 und 16 aufgeteilte Gesamtschall des obigen Ausführungsbeispiels. Das hat zur Folge, dass in der Vertikalachse (Richtung: 90° bis –90°) nach oben eine Reduktion um 12dB und nach unten eine Reduktion um ca. 7 dB im Vergleich zur Hauptstrahlrichtung (Richtung –30°) erfolgt.
  • Aufgrund der beiden Ausführungsbeispiele ist festzustellen, dass sich die Hauptabstrahlrichtung eines derart aufgebauten Schallwandlers im Zeilenanordnung variieren lässt durch die Auswahl der Schlitzbreiten bzw. des Schlitzbreitenverhältnisses. Auch das Flächenverhältnis der Flächen der Öffnungen 17 und der Schlitzöffnungsflächen spielt bei der Gesamtcharakteristik des Schallwandlers eine entscheidende Rolle.
  • Zusätzlich können Einrichtungen vorgesehen sein, die ein Verstellen der Schlitzbreiten des Abstands der Lautsprecher 3 zur Mittellinie der Schlitze in Stufen oder Stufenlos zulassen. Des weiteren könnten Einrichtung vorgesehen sein, mittels deren die Hauptabstrahlrichtungen der Lautsprecher 3 (Hauptschall) sowie des Nebenschalls einstellbar sind. Sämtliche dieser Maßnahmen haben Einfluss auf die Gesamtschallcharakteristik (resultierender Schall) des elektrodynamischen Schallwandlers. Bevorzugt werden die obigen Ausführungsbeispiele in der dargestellten horizontalen Anordnung verwendet. In dieser Anordnung sind sie insbesondere für die Vennrendung in Verbindung mit einer visuellen Anzeigeeinheit sehr gut zu gebrauchen. Dieser Schallwandler führt dazu, dass der Hauptschall auf den Betrachter dieser visuellen Anzeigeeinheit gerichtet ist, während sich außerhalb des Einsichtswinkels auf die Anzeigeeinheit befindliche Personen weit weniger den von diesem Schallwandler ausgesendeten Schall wahrnehmen.
  • Prinzipiell kann die Anordnung der Öffnungen 17 und der Öffnungen für den Nebenschall (in den Ausführungsbeispielen die Schlitze 15, 16; 15') je nach Auswahl der gewünschten Abstrahlcharakteristik sowohl hinsichtlich des Flächenverhältnisses als auch hinsichtlich ihrer Anordnung frei gewählt werden. Zum Beispiel könnten die Schlitze auch durch eine Lochreihe in einer größer ausgeführten Lochblende gebildet werden. Auch könnte der Abstand oder die Größe der Öffnungen für den Nebenschall sich über die Länge eines zeilenförmigen Schallwandler verändern. Sämtliche dieser Maßnahmen dienen zum Erhalten einer gewollten Abstrahlcharakteristik..
  • Neben der zeilenförmigen Anordnung der Lautsprecher besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, den mindestens einen Lautsprecher zentrisch bzw. mehrere Lautsprecher in einem Kreis anzuordnen und die mindestens eine Öffnung für den Nebenschall kreisförmig darum zu gruppieren (oder einen kreisringförmigen Schlitz auszuführen). Hierdurch lässt sich z.B. ein Deckeneinbaulautsprecher erzielen, der den resultierenden Schall im wesentlichen unterhalb des Schallwandlers bündelt (Schalldusche).
  • Sämtliche beschriebene Ausführungsformen eignen sich hervorragend als Einbaulautsprecher mit gezielter Richtcharakteristik, da das Gehäuse bis auf die Vorderseite 11 für einen Schallaustritt vollständig geschlossen ist.
  • Anhand der 6 und 7 wird im Folgenden eine Ausführungsform beschrieben, die sich auf einen topfförmig ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandler bezieht. Dieser umfasst ein topfförmiges Gehäuse 1, das angrenzend an die Abstrahlseite einen kreisringförmig umlaufenden Flansch 18 umfasst. An der Vorderseite 11 befindet sich eine kreisringförmig ausgestaltete Lochblende 2, über deren kreisförmige Öffnung 17 ein im Gehäuseinneren angeordneter Lautsprecher 3 nach vorne abstrahlt. Zwischen der Lochblende 17 und der Gehäuseseitenwand 19 befindet sich ein kreisringförmiger Schlitz 15 zur Abstrahlung eines indirekten Schalls. Der Lautsprecher 3 ist auf einem Sockel 20 im Inneren des Gehäuses 1 angeordnet. Die Innenwände des Gehäuses 1 sind mit einer Dämpfungsschicht 4 aus einem offenporigen, eine geringe Dichte aufweisenden Schaumstoff versehen.
  • Die Wirkungs- und Funktionsweise dieses topfförmigen Schallwandlers erfolgt ähnlich der Wirkungs- und Funktionsbeschreibung des obigen Ausführungsbeispiels.
  • „Positiver" Schall wird von dem Lautsprecher 3 über die Öffnung 17 nach vorne direkt abgestrahlt. „Negativer" (gegenphasiger) Schall wird von dem gleichen Lautsprecher 3 in das Gehäuseinnere nach hinten abgestrahlt und über die Bedämpfungsschicht 4 bedämpft reflektiert und über den ringförmigen Schlitz 15 ebenfalls an der Vorderseite 11 nach vorne abgestrahlt. Durch die Gegenphasigkeit dieses Schalls ergibt sich auch hier eine teilweise Auslöschung des Hauptschalls, so dass der Schallwandler eine viel konzentriertere Schallabstrahlung aufweist als ein herkömmlicher topfförmiger Schallwandler. Die Breite und Form des Schlitzes 15 ist im Prinzip beliebig variierbar, um unterschiedliche Schallabstrahlcharakteristiken zu erzeugen.
  • Gemäß der Variante der 8 ist im Prinzip lediglich der Sockel 20 im Innern des Gehäuses 1 an einer anderen Stelle angeordnet, so dass sich ein mondsichelförmiger Schlitz 15 ausbildet. Hierdurch wird eine schräge Abstrahlcharakteristik erzeugt, weil gemäß der 8 auf der rechten Seite des Schallwandlers die Abstrahlung weniger intensiv ist.
  • Die 9 bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung. Diese ist im Prinzip an die Ausgestaltung gemäß der 3 und 4 angelehnt. Diese Ausgestaltung macht sich zunutze, dass die Schallüberlagerung von Hauptschall und gegenphasigem Schall dann ihre Wirkung am Besten entfaltet, wenn der Schall nahezu den gleichen Weg zurückgelegt hat. Aus diesem Grunde sind die in Reihe nebeneinander angeordneten Lautsprecher 3 im Gehäuse 1 zurückversetzt auf einem Sockel 20 platziert. An der Vorderseite der Lautsprecher 3 befindet sich eine zweite Lochblende 21 mit einem daran angeordneten Verbindungsstück 22 zur Erzeugung eines mit der Öffnung 17 in der vorderen Lochblende 2 in Verbindung stehen Schallkanals 23. Die zweite Lochblende 21 und das Verbindungsstück 22 müssen so ausgestaltet sein, dass sämtliche Abstrahlung des Hauptstrahls über den Schallkanal 23 und die Öffnung 17 nach vorne erfolgt. Eine Abstrahlung des Hauptschalls ins Gehäuseinnere muss auf jeden Fall vermieden bzw. weitgehendst unterdrückt werden. Hierzu können die zweite Lochblende 21, das Verbindungsstück 22 sowie die erste Lochblende 2 so ausgestaltet sein, dass sie dieses Erfordernis für sämtliche in Reihe angeordnete Lautsprecher 3 erfüllen. Die Konstruktion kann aber auch so ausgestaltet sein, dass jeder der Lautsprecher 3 einen eigenen Schallkanal 23 und eine diesem zugeordnete Öffnung 17 in der vorderen Lochblende 2 aufweist. Entsprechend ist der Zugang zu jedem Schallkanal 23 über die erste Lochblende 21 sichergestellt. Durch die Ausgestaltung gemäß der 9 lässt sich demnach noch eine schärfere Einengung erzielen, weil die Laufzeit des Schalls an der Abstrahlseite sehr stark angenähert ist. Selbstverständlich lässt sich dieses Prinzip gemäß der 9 auch auf die topfförmig ausgestalteten Schallwandler gemäß der 6, 7 und 8 anwenden, indem jeweils dort auch der Lautsprecher 3 nach hinten zurückversetzt angeordnet wird. Auch lässt sich dieses Prinzip auf eine zeilenförmige Anordnung gemäß der 1 und 2 anwenden.

Claims (17)

  1. Elektrodynamischer Schallwandler mit einer Hauptabstrahlseite (11) für einen Schall, mindestens einer Hauptschallquelle (3) zum Abstrahlen eines Hauptschalls über die Hauptabstrahlseite (11) und mindestens einer Nebenschallquelle zum Abstrahlen eines zum Hauptschalls im wesentlichen gegenphasigen Nebenschalls über die Hauptabstrahlseite (11) mit einem mindestens 0,3-fachen Schalldruck des Hauptschalls.
  2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hauptschallquelle (3) und die mindestens eine Nebenschallquelle für eine breitbandige Schallabstrahlung im Nutzfrequenzbereich, bevorzugt im Bereich 200 bis 5000 Hertz, ausgestaltet sind.
  3. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die Hauptabstrahlseite (11) angrenzendes Gehäuse (1) vorgesehen ist, und die mindestens eine Nebenschallquelle durch mindestens eine zum Gehäuseinneren hindurchgehende Öffnung (15, 16; 15') in der Hauptabstrahlseite (11) im Zusammenspiel mit dem Reflektionsvermögen des Gehäuses (1) für den ins Gehäuseinnere gerichteten rückwärtigen Schall der mindestens einen Hauptschallquelle (3) gebildet ist.
  4. Schallwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nebenschallquelle zum Abstrahlen des Nebenschalls oberhalb einer durch das Gehäuse (1) und die mindestens eine Öffnung (17) vorgegebenen Helmholtzresonanz ausgestaltet ist.
  5. Schallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dimensionsabmessung, bevorzugt die Tiefe, des Gehäuseinneren kleiner ist als der Großteil der Wellenlängen des Hauptschalls im Nutzfrequenzbereich, bevorzugt 200 bis 5000 Hertz.
  6. Schallwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dimensionsabmessung des Gehäuseinneren einen Betrag von kleiner 15 cm, bevorzugt 9 cm, aufweist.
  7. Schallwandler nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenverhältnis der Abstrahlfläche der mindestens einen Hauptschallquelle (3) und der Abstrahlfläche der mindestens einen Öffnung 0,5–2,0 entspricht.
  8. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der mindestens einen Hauptschallquelle (3) zu der mindestens einen Nebenschallquelle einstellbar ist.
  9. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptabstrahlrichtung mindestens einer Hauptschallquelle (3) zu der Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Nebenschallquelle in ihrer Winkelstellung relativ zueinander einstellbar sind.
  10. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Hauptschallquellen (3) in mindestens einer Hauptzeile angeordnet sind und die mindestens eine Nebenschallquelle in mindestens einer zur Hauptzeile parallel verlaufenden Nebenzeile angeordnet ist.
  11. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nebenschallquelle ringförmig um die mindestens eine Hauptschallquelle angeordnet ist.
  12. Schallwandler nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Gehäuses (2) bedämpft ist.
  13. Schallwandler nach einem Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Nutzfrequenzbereich mittels der mindestens einen Hauptschallquelle (3) und der mindestens einen Nebenschallquelle eine keulenförmige Abstrahlung über die Hauptabstrahlseite (11) erzeugbar ist.
  14. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Nutzfrequenzbereich eine Abstrahlung senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung der Hauptabstrahlseite (11) mit 3 bis 25 dB, bevorzugt 6–20 dB, geringerem Schalldruck erfolgt.
  15. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hauptschallquellen (3) und die mindestens eine Nebenschallquelle jeweils in mindestens einer horizontalen Zeile angeordnet sind.
  16. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hauptschallquelle (3) über mindestens einen Schallkanal (23) mit der Hauptabstrahlseite (11) in Verbindung steht.
  17. Schallwandler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des mindestens einen Schallkanals (23) mindestens 0,2 mal der Tiefe des Gehäuseinneren entspricht.
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