DE19813218C1

DE19813218C1 - Hochmittelton-Lautsprecher

Info

Publication number: DE19813218C1
Application number: DE1998113218
Authority: DE
Inventors: Harry Lanz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2018-03-27

Abstract

Ein Hochmittelton-Lautsprecher umfaßt ein Gehäuse (1) mit Seitenwänden (3, 4) und einer hinteren Wand (11) sowie eine Treibertafel mit wenigstens drei Öffnungen und zumindest drei direktabstrahlende elektroakustische Wandler, die in den Öffnungen befestigt sind. Durch Trennwände (6, 7), die die Treiberwand, die Seitenwände (3, 4) und die hintere Wand (11) miteinander verbinden, wird für jeden elektroakustischen Wandler eine eigene hintere Luftkammer (12, 13, 14) gebildet. Als elektroakustische Wandler sind für den Mitteltonbereich ein größerer und ein kleinerer Treiber (8, 9) vorgesehen, deren Frequenzbereiche sich in einem weiteren mittleren Tonbereich überlappen, sich in unterer und oberer Grenzfrequenz jedoch unterscheiden und für den Hochtonbereich ist ein Hochtontreiber (10) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochmittelton-Lautsprecher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Lautsprecher ist aus dem DE-Gbm 18 91 464 bekannt. In ihm finden direkt ab strahlende elektroakustische Wandler Verwendung.

Es wird im allgemeinen immer wieder behauptet, daß ein di rektabstrahlendes Boxensystem vor allem im mittleren und obe ren Mittenbereich bis 7000 Hz für Beschallungen von Rock bands, Tanzveranstaltungen, Orchester-, Theater- und Kommers veranstaltungen kaum möglich sei, da es nicht genügend Schalldruck in diesem Bereich besitze. Damit bei kleineren und mittleren Musik-Veranstaltungen (bis ca. 2000 Personen) eine gute Tonqualität übertragen werden kann, werden fast ausschließlich im mittleren und oberen Tonbereich Treibersy steme, die auf ein Biradial- bzw. Constant-Directivity Horn treibersystem (CD-Horn) aufgebaut sind, eingesetzt. Diese übertragen fast immer den Hochmitteltonbereich von ca. 2000 Hz bis 20 000 Hz.

Den unteren Mitteltonbereich von ca. 120 Hz bis 2000 Hz über nimmt meist ein elektroakustischer Wandler von:
1 × 10", 2 × 10", 1 × 12", 2 × 12", 1 × 15" bzw. 2 × 15" Durchmesser (wobei 1" ⇒ 2,54 cm entspricht).

Damit die 1" bzw. 2" Druckkammertreiber recht hohe akustische Pegel schon bei 1 W/m reproduzieren können, wird die effektive Membranfläche "X" des Druckkammertreibers zur aufgeflanschten Hornhalseintrittsöffnung auf ca. "25%X" verjüngt. Dies macht sich durch höheren Klirrgrad und "näselnde" Musikwiedergabe bemerkbar, was bei der Musikwiedergabe von Blasinstrumenten (z. B. Tenorhörnern, Flügelhörnern und Trompeten), die sehr natürlich klingen müssen, ein großes Problem darstellt. Bei direktabstrahlenden Systemen im Mitteltonbereich entsteht dieser Komprimierungseffekt nur sehr viel weniger, wobei aber aufgrund des zu niedrigen Schalldruckpegels des direktab strahlenden Systems dies dem Home-HiFi und High Endbereich vorbehalten blieb.

Durch die Kombination der Direktabstrahler von 10", 12" bzw. 15" Durchmesser mit 1" bzw. 2" Druckkammertreiber, die zuvor beschrieben sind, entsteht das Problem bei der Entfernung des Publikums zum Geschehenspunkt. Die 1" und 2" Treiber sind auf die Weite immer noch ziemlich stark wahrzunehmen und werden gegenüber den 10", 12" bzw. 15" Treibern sehr dominierend, wobei dadurch die unteren Mittentöne verloren gehen und die oberen Mittentöne als sehr dominant und störend wahrgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Lautsprecher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß die Fre quenzabstimmung der Treiber in diesem Lautsprechergehäuse ei nen höheren Schalldruck über den gesamten Hochmitteltonbe reich von 125 Hz-15 kHz (nach DIN 45500) als eine herkömm liche Treiberkombination in dieser Größe und Gewicht abgibt und dies mit sehr breitem horizontalem Abstrahlwinkel von bis zu 120°.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Hierbei dienen die Merkmale des Anspruchs 5 insbesondere da zu, Obertöne von Sprache und Instrumenten, trotz hohem Schalldruck mit geringem Klirrgrad, sehr sauber über einen horizontalen Abstrahlwinkel von 120° und vertikalen Abstrahl winkel von 40° zu übertragen.

Die Merkmale des Anspruchs 7 erlauben es, daß problemlos 400 W "Sinus" während einer Veranstaltung "gefahren" werden.

Wendet man die Merkmale des Anspruchs 8 an, so werden Reflek tionen des von den Treibern nach hinten abgestrahlten Schalls im Innern des rückwärtigen Volumens optimal abgelenkt und durch das innere Dämmungsmaterial reflektiert und absorbiert. Durch diese Maßnahme entstehen keine stehenden Wellen und Re flektionen, die ohne diese Maßnahme durch die Membrane nach "Außen" zurückreflektiert würden.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 werden Schalllaufzeitverzö gerungen bei der Trennfrequenz wirksam unterdrückt (sh. Fig. 2 und 4).

Mit den Merkmalen des Anspruchs 10 werden Klirrgrad und Fre quenzeinbrüche (aufgrund von Phasenverschiebungen) niedrig gehalten. Dies ist besonders von Vorteil bei der Trennfre quenz der Treiber.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 dient dazu, eine optimale Hochtonabstrahlung bei höherem Standpunkt des Lautsprechers (z. B. ab 2 m Höhe) während einer Veranstaltung im Nahbereich zu gewährleisten.

Dieses neue Konzept ist in der Lage, mit kleineren Abmaßen, geringerem Gewicht und breitem Abstrahlwinkel auch größere Veranstaltungen mit hervorragendem Sound und hohem Schall druck zu beschallen und dies ohne hohe Verzerrungen mit gro ßer Kostenersparnis im Bezug zu den 2 × 12" Boxen mit 2" Trei ber, die momentan den Standard auf dem Markt festlegen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht des Hochmittentopteils HM-3,

Fig. 2 eine Aufrisszeichnung des Lautsprechers der Fig. 1 von oben,

Fig. 3 eine Vorderansicht der HM-3,

Fig. 4 eine Aufrisszeichnung der HM-3 von der Seite gese hen,

Fig. 5 eine Übertragungskurve der Frequenzbreite von HM-3.

Die bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich durch folgende Punkte aus:

- Gehäuse 1 in Trapezform mit getrennten Luftkammern für die zwei elektroakustischen Wandler (8/9),
- die Treiberwände (5.1/5.2/5.3) in unterschiedlicher vertikaler Höhe, damit die Schwingspulen der Trei ber (8/9/10) exakt in einer vertikalen Ebene sitzen und zeitlich gleichzeitig den Schall abstrahlen,
- die Trennfrequenzabstimmung zwischen den Treibern (8/9/10),
- die speziell behandelten elektrisch-akustischen Wandler (9/10),
- die geringen Gehäusemaße,
- das geringe Gewicht der HM-3,
- die Kostenersparnis durch den Einsatz von weniger Topteilen HM-3 bei mittleren Veranstaltungen,
- letztendlich die Musikübertragung mit HiFi-Qualität nach DIN 45500 von 125-15000 Hz mit hohem Schall druckpegel und sehr breitem horizontalen Abstrahl winkel von bis zu 120°.

Das Problem bestand darin, dass ein 12" Wandler (1" = 2,54 cm) zwar ab etwa 80 Hz gut einsetzbar ist, aber nur in der +/-4 dB Toleranz bis max. 5000 Hz hinauf. Danach entstehen größere Toleranzabweichungen, wobei ab 6000 Hz der Schalldruckpegel stark abfällt. Dadurch ist ein 12" Treiber im unteren und mittleren Bereich gut einsetzbar, aber für die oberen Mitten töne von 5000-7000 Hz allein nicht ideal.

Ähnlich wie bei dem 12" Wandler, der im unteren Mittenbereich gute Übertragungsqualitäten, aber im oberen Mittenbereich von 5000 bis 7000 Hz nicht ideale Werte für eine HiFi-Übertragung reproduziert, hat ein neuer 8" Treiber, der spezialbehandelt worden ist, die ideale Voraussetzung für diese oberen Mitten tonfrequenzen bis ca. 7500 Hz, aber aufgrund physikalischer Gesetze der effektiven Membranfläche des 8" Treibers von 210 cm² fällt der Übertragungsbereich unter 150 Hz mit -6 dB stark ab. Wird dieser 8" Wandler ab 150 Hz eingesetzt, ist er mit 200 Watt RMS A.E.S.-Standard belastbar, wobei er schon bei 1 W/m einen Schalldruck von 97 dB produziert.

Werden nun 12", 8" und Hochtontreiber in vertikaler Ebene so nah wie möglich zusammen in das optimal berechnete Gehäuse eingebettet, wobei der 12" Treiber (8) ab 125 Hz bis 6000 Hz, der 8" Treiber (9) von 150 Hz bis 6500 Hz und ab 6500 Hz- 20 000 Hz der Hochtontreiber (10), der von der horizontalen Ebene aus nach oben bis 15° und nach unten 25° abstrahlt (sh. Fig. 4), eingesetzt wird, entsteht nun eine Direktabstrahlung im kompletten Mittenbereich von 125-6500 Hz mit direktab strahlenden Wandlern mit hohem Schalldruck von 102 dB und breitem Abstrahlwinkel, wobei noch zusätzlich eine hohe Dau erbelastbarkeit von 400 W RMS (EIA RS-426 A) möglich ist.

Ab 6500 Hz setzt der elektroakustische Hochtonwandler mit 120° Abstrahlwinkel in horizontaler Ebene und 40° Abstrahl winkel in vertikaler Ebene ein. Durch eine speziell zentrier te Schwingspule überträgt dieser Wandler sehr sauber noch die Obertöne der Gesangstimme oder von Instrumenten, wie z. B. Trompete, Posaune und Orgel.

Claims

1. Hochmittelton-Lautsprecher, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit Seitenwänden (3, 4) und einer hinteren Wand (11) sowie einer Treibertafel mit wenigstens drei Öff nungen und zumindest drei direktabstrahlenden elektro akustischen Wandlern, die in den Öffnungen befestigt sind, wobei durch Trennwände (6, 7), die die Treiber wand, die Seitenwände (3, 4) und die hintere Wand (11) miteinander verbinden, für jeden elektroakustischen Wandler eine eigene hintere Luftkammer (12, 13, 14) ge bildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als elektroa kustische Wandler

- für den Mitteltonbereich ein größerer und ein klei nerer Treiber (8, 9) vorgesehen sind, deren Fre quenzbereiche sich in einem weiten mittleren Tonbe reich überlappen, sich in unterer und oberer Grenz frequenz jedoch unterscheiden und
- für den Hochtonbereich ein Hochtontreiber (10) vor gesehen ist.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Treiber (8) einen Durchmesser von 12" (= 30,48 cm) und der kleinere (9) einen Durchmesser von 8" (= 20,32 cm) aufweist.

3. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Treiber (8) eine konusförmige Membran mit einer effektiven Membranfläche von 510 cm² auf weist, daß das Volumen der ihm zugeordneten Luftkammer (14) nach Abzug der Volumenverdrängung des Treibers (8) 26 Liter beträgt und daß der Treiber (8) derart dimen sioniert ist, daß er in diesem Volumen eine untere Grenzfrequenz von 105 Hz (-6 dB) erreicht.

4. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Treiber (9) eine konusförmige Membran mit einer effektiven Membranfläche von 210 cm² auf weist, daß das Volumen der ihm zugeordneten Luftkammer (13) nach Abzug der Volumenverdrängung des Treibers (9) 16 Liter beträgt und daß der Treiber (9) derart dimen sioniert ist, daß er in diesem Volumen eine untere Grenzfrequenz von 104 Hz (-8 dB) erreicht.

5. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtontreiber (10) so dimensioniert ist, daß er einen Abstrahlwinkel in horizontaler Ebene von 120° und in vertikaler Ebene von 40° aufweist und daß er bei hoher thermischer Belastbarkeit ab 6000 Hz einen Schall druckpegel von bis zu 110 dB bei 1 W/m abstrahlt.

6. Lautsprecher nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der größere und der kleinere Treiber (8, 9) so ausgelegt sind, daß sie ab 125 Hz symmetrisch ar beiten und ihren Schalldruck auf 102 dB +/- 3 dB bei 1 W/m summieren.

7. Lautsprecher nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der größere Treiber (9) eine Leistung von 300 Watt RMS und der kleinere Treiber (9) eine Leistung von 200 Watt RMS (jeweils nach A.E.S. Standard) gestat ten.

8. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (16, 17) zwischen der hinteren Wand (11) und den Seitenwänden (3, 4) des Gehäuses (1) jeweils 112° beträgt.

9. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibertafel in mindestens drei Teile 5.1, 5.2, 5.3 unterteilt ist, die jeweils einem Treiber (8, 9, 10) zugeordnet sind und daß diese Teile (5.1, 5.2, 5.3) derart gegeneinander versetzt sind, daß die Schwingspu len der Treiber (8, 9, 10) in vertikaler Ebene überein ander sitzen.

10. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber (8, 9, 10) in vertikaler Richtung nächstmöglich zueinander angeordnet sind.

11. Lautsprecher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (5.3) der Treibertafel, der dem Hochton treiber zugeordnet ist, um 5° nach vorne geneigt ist.