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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer Hauptabstrahlseite
für einen
Schall.
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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.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer verbesserten Richtcharakteristik
bereitzustellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im Gegensatz zu dieser Ausgestaltung
wird bei einer Bassreflexbox gerade die Helmholtzresonanz für die oben
angesprochene Verstärkung
der Lautstärke
herangezogen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen
als Richtzeile ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandlers
in einer Vorderansicht,
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2 den
Schallwandler aus 1 im
Vollschnitt,
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines als Richtzeile ausgestalteten dynamischen Schallwandlers in
einer Vorderansicht,
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4 den
Schallwandler aus 3 im
Vollschnitt,
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5 ein
Abstrahldiagramm für
den Schallwandler aus 1 und
einen Schallwandler aus 3 im
Vergleich mit einer herkömmlichen
Schallzeile,
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6 eine
schematische Unteransicht eines als topfförmiger Lautsprecher ausgestalteten
elektrodynamischen Schallwandlers,
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7 den
Schallwandler aus 6 im
Vollschnitt,
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8 eine
Variante eines als topfförmiger Lautsprecher
ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandlers, und
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9 eine
weitere Ausführungsform
eines als Richtzeile ausgestalteten elektrodynamischen Schallwandlers
im Vollschnitt.
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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.
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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.
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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.
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Diese weisen einen Übertragungsbereich von
250 ... 20000 Hertz, eine Impedanz von 8 Ohm und eine Belastbarkeit
von RMS 80 Watt, Programm 160 Watt auf.
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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.
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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.
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Im folgenden wird nunmehr die Wirkungs- und
Funktionsweise des oben beschriebenen Schallwandlers näher erläutert.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im folgenden wird die Wirkungs- und
Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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..
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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).
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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.
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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.
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Die Wirkungs- und Funktionsweise
dieses topfförmigen
Schallwandlers erfolgt ähnlich
der Wirkungs- und Funktionsbeschreibung des obigen Ausführungsbeispiels.
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„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.
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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.
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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.