DE2037019A1

DE2037019A1 - speaker

Info

Publication number: DE2037019A1
Application number: DE19702037019
Authority: DE
Inventors: Hans Ingvar Lund Olofsson Sten Egon Oskar Malmo Ekdahl, (Schweden)
Original assignee: EKDAHL AND OLOFSSON HB
Current assignee: EKDAHL AND OLOFSSON HB
Priority date: 1969-08-15
Filing date: 1970-07-25
Publication date: 1971-03-04
Also published as: GB1269550A; SE324388B

Description

Anm.: Stuttgart, den 23.JuIi 1970 Note: Stuttgart, July 23, 1970

P 2289 ·P 2289

EKDAHL & OLOFSSON HANDELSBOLAG, EKDAHL & OLOFSSON HANDELSBOLAG ,

Hantverkaregatan 17,' 211 55 MALMÖ, 2037019 Hantverkaregatan 17, ' 211 55 MALMÖ , 2037019

Schweden, Vertreter; Sweden, representative;

. MAX BUNKfe. MAX BUNKfe

PATiNTANWALTPATIENT ADVOCATE

7STUTTGARTi7STUTTGARTi

POSTHCH ti 8* · SCHLOSSIIASSE 7SIPOSTHCH ti 8 * · SCHLOSSIIASSE 7SI

TELEFON 626489TELEPHONE 626489

LAUTSPRECHERSPEAKER

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher, bestehend aus einem geschlossenen Gehäuse, dessen Wände ein Luftvolumen geeigneter Grosse einschliessen, einem Basslautsprecherelement, mindestens drei Diskantlautsprecherelementen und einem Teilungsfilter sowie den.erforderlichen Leitungen zum Anschluss an einen Verstärker.The invention relates to a loudspeaker consisting of a closed housing, the walls of which have a suitable volume of air Large include a bass speaker element, at least three treble speaker elements and a split filter as well the lines required for connection to an amplifier.

Um bei Anwendung einer Programmquelle, irgendeines Typs von Verstärkereinheit und Lautsprecher eine naturgetreue Schallwiedergabe zu erzielen, müssen an sämtliche diese Glieder der Schallwiedergabekette gewisse Forderungen gestellt werden. Was die Programmquelle, die ein FM-Tuner, ein Plattenspieler, ein Magnetbandgerät usw. sein kann, und die Verstärkereinheit betrifft, lassen sich diese Forderungen ohne grössere technische Schwierigkeiten erfüllen. Die an den oder die Lautsprecher gestellten Forderungen bestehen in erster Linie darin, dass der oder die Lautsprecher einen guten Frequenzgang besitzen sollen sowie eine geringe Verzerrung und ein diffuses Schallfeld mit richtigem Klangbild zur Erzielung der naturgetreuen Schallwiedergabe ergeben sollen. Für die meisten bisherigen Lautsprecherbauarten hat man diesen Forderungen allzu geringe Beachtung geschenkt und eine Optimisierung zur ErfüllungIn order to achieve a lifelike sound reproduction when using a program source, any type of amplifier unit and loudspeaker, certain requirements must be placed on all of these links in the sound reproduction chain. As regards the program source, which can be an FM tuner, a record player, a magnetic tape recorder, etc., and the amplifier unit, these requirements can be met without major technical difficulties. The exposures to the speakers or provided consist primarily in the fact that the one or more speakers are to have a good frequency response and to provide a low distortion and a diffuse sound field with the correct sound image for achieving the realistic sound reproduction. For most of the previous loudspeaker designs, these requirements have been given too little attention and an optimization has been made to meet them

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von sämtlichen diesen Forderungen in möglichst hohem -Grade ist nicht zustandegekommen.of all these demands is as high as possible did not come about.

Es bestehen keine festgesetztenNormen für die Beurteilung der Qualität eines Lautsprechers. Messungen der Frequenzcharakteristik eines Lautsprechers in verschiedenen Richtungen in einem schalltoten Raum, wie sie gegenwärtig oft ausgeführt werden, geben eine unzureichende Auffassung von den Eigenschaften des Lautsprechers in der Umgebung, v/o er Amvendung finden soll, z.B. einem nicht schalltoten Wohnraum. Deswegen lässt sich kein ganz objektiver Beurteilungsgrund schaffen, einerseits weil es keinen "Durchschnittswohnraum" gibt und andererseits weil ein Zuhörer stets eine subjektive Auffassung von der Schallwiedergabequalität hat, da er z.B. reproduzierte Musik mit der entsprechenden lebenden Musik vergleicht, so wie er sich an diese erinnert.There are no set standards for judging the quality of a loudspeaker. Frequency characteristic measurements of a loudspeaker in different directions in an anechoic room, as they are often carried out at present an insufficient understanding of the characteristics of the speaker in the environment v / o it is to be used, e.g. a non-anechoic living room. That is why it is not possible to be completely objective Create a reason for assessment, on the one hand because there is no "average living space" and on the other hand because a listener always has one has a subjective opinion of the sound reproduction quality, since he e.g. compares reproduced music with the corresponding live music, the way he remembers them.

Damit ein Lautsprecher in einem üblichen Wohnraum gute Schallwiedergabeeigenschaften aufweist, muss er in einem schalltoten Raum eine möglichst gerade und gleichmässige Frequenzcharakteristik haben. Das einzige, völlig reproduzierbare Messverfahren ist demnach das Messen in einem schalltoten Raum, welches aber durch Abhörprüfungen unter den für den Lautsprecher normalen Arbeitsbedingungen ergänzt werden muss.In order for a loudspeaker to have good sound reproduction properties in a normal living room, it must be anechoic in one Space as straight and even frequency characteristics as possible to have. The only, completely reproducible measuring method is therefore measuring in an anechoic room, which, however by listening tests under normal working conditions for the loudspeaker must be supplemented.

Ein Gehäuse, das die oben angegebenen Forderungen erfüllen soll, muss derart ausgebildet werden, dass das Luftvolumen und die Dämpfung darin dem BasslautSprecherelement angepasst sind und dass die Anbringung der Diskantlautsprecherelemente einen Strahlungswinkel von etwa 130° ergibt. Ausserdem sind die Diskantlautsprecherelemente in kleinen Flächen anzubringen, die nicht durch allzu scharfe Kanten abgegrenzt sind, und zur Erzielung einer guten akustischen Stabilität, d.h. zum Vermeiden von Vibrationen und Resonanzen in den Gehäusewänden, soll das Gehäuse nicht allzu grosseA housing that is to meet the requirements specified above must be designed in such a way that the air volume and the Attenuation therein are adapted to the bass loudspeaker element and that the attachment of the treble loudspeaker elements results in a radiation angle of about 130 °. In addition, the treble speaker elements are to be installed in small areas that are not delimited by excessively sharp edges, and to achieve a good one acoustic stability, i.e. to avoid vibrations and resonances in the housing walls, the housing should not be too big

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ungebrochene Flächen besitzen.have unbroken surfaces.

Die oben genannten Bedingungen bedeuten, dass das Luftvolumen des Gehäuses hinter dem Basselement liegen und ihm gegenüber nicht allzu unsymmetrisch sein soll. Die Tiefe des Gehäuses hinter dem Basselement soll mindestens zwei Mal den Durchmesser des Basselementes sein. Die gegenseitige Anbringung der Diskantelernente ist gleichfalls von grösster Bedeutung. Bei aller Schallwiedergabe werden Reflexionen erstrebt. Der reflektierte Schall soll ein diffuses Schallfeld ergeben, ohne ein Echo zu verursachen oder die Richtungsinformation zu vernichten. Um ein hörbares Echo zu erhalten, ist eine Verzögerung des reflektierten Schalles um mindestens 30 ms erforderlich, falls das Echo gleich stark ist wie der direkte Schall. Ist das Echo schwächer, sind wenigstens 50 ms erforderlich. Der Wegunterschied darf somit nicht grosser sein als etwa 17 m, was jedoch für normale Wohnräume von keinem Belang ist.The above conditions mean that the volume of air of the housing are behind the bass element and should not be too asymmetrical in relation to it. The depth of the case behind the bass element should be at least twice the diameter of the bass element. The mutual attachment of the treble components is also of the greatest importance. With all sound reproduction, reflections are sought. The reflected sound is said to be diffuse Sound field without causing an echo or the directional information to destroy. In order to obtain an audible echo, the reflected sound must be delayed by at least 30 ms required if the echo is as strong as the direct sound. If the echo is weaker, at least 50 ms are required. The difference in path must therefore not be greater than about 17 m, what but is of no concern for normal living spaces.

Um ein genussreiches Klangbild von diffusem Schall zu erhalten, soll die Zeitverzögerung im Bereich 2-20 ms liegen, d.i. ein Wegunterschied von 0,7-7 m für die erste oder zweite Reflexion.In order to obtain an enjoyable sound image from diffuse sound, the time delay should be in the range 2-20 ms, i.e. a path difference of 0.7-7 m for the first or second reflection.

Bei Anbringung der Diskantlautsprecherelemente in kleinen Flächen dürfen das Basselement und die Diskantelemente nicht in denselben Flächen liegen. Diese Forderung lässt sich am einfachsten dadurch erfüllen, dass das Basselement horizontal mit Abstrahlung nach oben montiert wird. Auf Grund der Ausbreitung der niedrigen Frequenzen erhält man eine mindestens halbsphärische Abstrahlung, falls die Frequenz des Basselements auf 3 kHz nach oben begrenzt wird. Um die erstrebte Abstrahlung der höheren Frequenzen zu erhalten, müssen die Diskantelemente zumindest drei an der Zahl sein und im Verhältnis zueinander abgewinkelt montiert sein. Da ein Strahlungswinkel von etwa 130° für die höheren Frequenzen erwünscht ist, soll der Winkel zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen derWhen attaching the treble speaker elements in small The bass element and the treble elements must not be in the same areas. The easiest way to meet this requirement is that the bass element is horizontal with radiation is mounted at the top. Due to the spread of the low frequencies, at least a hemispherical radiation is obtained, if the frequency of the bass element is limited upwards to 3 kHz. In order to obtain the desired radiation of the higher frequencies, the treble elements must be at least three in number and be angled in relation to each other. There a Radiation angle of about 130 ° is desired for the higher frequencies, the angle between the main radiation directions should be

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beiden äussersten Diskantelemente etwa 90° betragen. Eine gewisse Variation ist indessen zulässig, dieser Winkel darf aber höchstens etwa 120° betragen. Eine solche Montage der Diskantelemente lässt sich mit einem Gehäuse erzielen, das eine Querschnittsfläche in der Form eines regelmässigen Vielecks mit mindestens sechs Ecken hat. Andere Querschnittsformen lassen sich allerdings denken, ergeben aber den Nachteil einer schlechteren akustischen Stabilität.two outermost treble elements are about 90 ° . However, a certain variation is permissible, but this angle must not exceed about 120 °. Such a mounting of the treble elements can be achieved with a housing which has a cross-sectional area in the form of a regular polygon with at least six corners. Other cross-sectional shapes can be thought of, but have the disadvantage of poorer acoustic stability.

Vorliegende Erfindung hat folglich den Zweck, einen Lautsprecher mit verhältnismässig einfachen Antriebsgliedem zu schaffen, welcher in bezug auf die Schallwiedergabe grosse Vorteile bringt und hauptsächlich die folgenden Schallwiedergabeeigenschaften hat:The present invention therefore aims to provide a loudspeaker to create with relatively simple drive elements, which brings great advantages in terms of sound reproduction and mainly has the following sound reproduction properties:

Akustischer Balanz zwischen direktem Schall und reflektiertem Schall mit einem natürlichen Klangbild im ganzen Raum.Acoustic balance between direct sound and reflected sound with a natural sound image throughout the room.

Abgewogene Diskantstrahlung, die eine optimale Diffusierung des gesamten Schallfeldes ergibt.Balanced treble radiation, which results in an optimal diffusion of the entire sound field.

Akustische Stabilität durch kleine Gehäuseflächen und durch Volumendisposition zum Verhindern von Vibrationen und Resonanzen.Acoustic stability thanks to small housing surfaces and volume disposition to prevent vibrations and resonances.

Symmetrische Gehäuseausbildung mit optimaler akustischer Anpassung von der gegenseitigen Anbringung der Antriebsglieder.Symmetrical housing design with optimal acoustic adaptation of the mutual attachment of the drive elements.

Bei einem erfindungsgemässen Lautsprecher wird dies dadurch erreicht, dass das Gehäuse die Gestalt eines rechtwinkligen Prismas hat mit einer Querschnittsfläche in der Form eines regelmässigen Vielecks mit mindestens sechs Ecken, dass das Basselement in der Hauptsache zentral in der einen Stirnwand des Gehäuses montiert ist und dass die Diskantelemente in je einer von aneinander angrenzenden Seitenwänden des Gehäuses in der Nähe derjenigen Stirnwand, in welcher das Basselement angebracht ist, derart montiert sind, dass der Winkel zwischen den Normalen zu den zwei weitest voneinander entfernt gelegenen Seitenwänden, in denen Diskantelemente montiert sind, höchstens 120° beträgt.In the case of a loudspeaker according to the invention, this is the case achieves that the housing has the shape of a right-angled prism with a cross-sectional area in the form of a regular one Polygons with at least six corners mean that the bass element is mainly mounted centrally in one end wall of the housing and that the treble elements in each one of adjacent side walls of the housing in the vicinity of that end wall, in to which the bass element is attached are mounted such that the angle between the normals to the two is farthest from each other remote side walls, in which treble elements are mounted, does not exceed 120 °.

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Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Polardiagram, das die erwünschte Richtungscharakteristik der Diskantelemente des Lautsprechers angibt, Fig. 1 is a polar diagram indicating the desired directional characteristics of the treble elements of the loudspeaker,

Fig. 2 ein Beispiel wie ein erfindungsgemässer Lautsprecher angebracht werden kann,2 shows an example of how a loudspeaker according to the invention can be attached,

Fig. 3 und 4 einen schematischen Grundriss bzw. Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Lautsprechers,3 and 4 a schematic plan and side view, respectively an embodiment of the loudspeaker according to the invention,

Fig. 5 eine Schalldruckkurve, welche in einem kurzen Abstand von dem bezüglichen Lautsprecherelement gemessen worden ist, | um den Einfluss des Messraumes zu beseitigen, undFig. 5 is a sound pressure curve, which at a short distance has been measured by the loudspeaker element in question, | to eliminate the influence of the measuring room, and

Fig. 6 eine Schalldruckkurve eines erfindungsgemässen Lautsprechers, welche Kurve in einem Abstand von 1 m vom Lautsprecher gemessen worden ist.6 shows a sound pressure curve of a loudspeaker according to the invention, which curve was measured at a distance of 1 m from the loudspeaker.

Um das erstrebte Klangbild zu erhalten, soll der Lautsprecher für höhere Frequenzen eine Richtungscharakteristik mit einer primären Form gemäss dem Polardiagram in Fig. 1 bei Anwendung dreier Diskantelemente haben. Das Schallfeld der Diskantelemente ist demnach nach vorn gerichtet mit einem Strahlungswinkel von etwa 130° innerhalb 6 dB. Dieser Strahlungswinkel ist völlig hinreichend, um ein diffuses Schallfeld zu erreichen, und eine Rundstrahlung der höheren Frequenzen würde lediglich weitere Interferenzen und Diffraktionsprobleme um das Gehäuse ergeben.In order to obtain the desired sound image, the loudspeaker should for higher frequencies a directional characteristic with a primary shape according to the polar diagram in Fig. 1 when using three treble elements. The sound field of the treble elements is therefore directed forward with a radiation angle of about 130 ° within 6 dB. This angle of radiation is completely sufficient, to achieve a diffuse sound field, and an omnidirectional radiation of the higher frequencies would only cause further interference and diffraction problems to the case.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel wie ein erfindungsgemässer Lautsprecher in einem Raum 1 angeordnet ist. Der Lautsprecher ist in einem Punkt 2 in der Nähe einer Ecke des Raumes angebracht. Zur Stereophonischen Wiedergabe ist auch ein Lautsprecher in einem Punkt 3 in der Nähe einer anderen Ecke des Raumes nötig. Für den Laut sprecher im Punkt 2 ist die Strahlung für die hohen Frequenzen vonFIG. 2 shows an example of how a loudspeaker according to the invention is arranged in a room 1. The loudspeaker is installed at a point 2 near a corner of the room. For stereophonic playback, a speaker at a point 3 is necessary near a different corner of the room. For the loudspeaker in point 2 , the radiation for the high frequencies is from

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den Diskantelementen teilweise eingezeichnet. Die Forderung an den Zeitunterschied zwischen direktem Schall und reflektiertem Schall nach einer Reflexion in den Seitenwänden ist für den Lautsprecher im Punkt 2 innerhalb der gestrichelten Linie erfüllt. Das gleiche gilt für den Lautsprecher im Punkt 3. Falls die Reflexion in der Wand gegenüber den Lautsprechern mit einbezogen wird, ist die Forderung in dem ganzen Teil des Raumes erfüllt, wo ein direkter Schall vorkommt, d.h. das erstrebte Klangbild wird theoretisch erhalten. Infolgedessen und durch Reflexionen und sekundäre Reflexionen in Möbeln und anderen Gegenständen erhält man in der Praxis ein diffuses Schallfeld mit sehr gutem Klangbild in einem normalen Wohnraum ausgenommen in der unmittelbaren Nähe der Lautsprecher. Dieser Bereich ist aber bei stereophonischer Wiedergabe dennoch unbrauchbar. the treble elements partially drawn. The demand on the Time difference between direct sound and reflected sound after a reflection in the side walls, point 2 within the dashed line is fulfilled for the loudspeaker. The same applies to the loudspeaker in point 3. If the reflection in the wall opposite the loudspeakers is included, the requirement is fulfilled in the whole part of the room where a direct sound occurs, i.e. the desired sound image is theoretically preserved. As a result, and through reflections and secondary reflections in furniture and other objects, one gets a in practice diffuse sound field with very good sound in a normal living room except in the immediate vicinity of the loudspeakers. However, this area is useless for stereophonic playback.

Fig. 3 und k zeigen einen erfindungsgemässen Lautsprecher, dessen Gehäuse k die Gestalt eines rechtwinkligen Prismas hat mit einer Querschnittsfläche in der Form eines regelmässigen Achtecks.' In der oberen Stirnwand des Gehäuses 4 ist ein Basslautsprecherelement 5 montiert und in den drei Seitenwänden des Gehäuses sind drei DiskantlautSprecherelemente 6 montiert. Diese Diskantelemente sind in aneinander angrenzenden Seitenwänden in der Nähe derjenigen Stirnwand montiert, in welcher das Basselement 5 angebracht ist. Hierdurch kann die in Fig. 1 wiedergegebene Richtungscharakteristik für höhere Frequenzen erreicht werden. Wegen der Anbringung der Diskantelemente 5 ist es nicht sicher, dass sich das Basselement 5 zentral in der oberen Stirnwand montieren lässt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, sondern dieses Element muss vielleicht in einem gewissen Abstand zu den Diskanteinheiten abhängig von der Teilungsfrequenz f, einjustiert werden. Der Wegunterschied s zwischen dem Schall von den Diskantelementen und dem Schall vom Basselement muss nämlich die3 and k show a loudspeaker according to the invention, the housing k of which has the shape of a right-angled prism with a cross-sectional area in the shape of a regular octagon. A bass loudspeaker element 5 is mounted in the upper end wall of the housing 4 and three treble loudspeaker elements 6 are mounted in the three side walls of the housing. These treble elements are mounted in side walls adjoining one another in the vicinity of that end wall in which the bass element 5 is attached. In this way, the directional characteristic shown in FIG. 1 can be achieved for higher frequencies. Because of the attachment of the treble elements 5, it is not certain that the bass element 5 can be mounted centrally in the upper end wall, as shown in Fig. 3, but this element may have to be at a certain distance from the treble units depending on the division frequency f, be adjusted. The path difference s between the sound from the treble elements and the sound from the bass element must namely be

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Bedingung s = "ö'A, erfüllen, worin η eine ganze Zahl undA., = c/f, ist. c ist die Schallgeschwindigkeit. Der Wegunterschied beeinflusst seinerseits das Einphasen in den Teilungsfilter. Condition s = "ö'A, where η is an integer and A., = c / f, is. c is the speed of sound. The path difference in turn influences the phasing into the dividing filter.

Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Lautsprecher wurde in zwei Grossen mit einem Gehäuse von 11 Liter bzw. 33 Liter geprüft. Die Bezeichnungen der Antriebseinheiten (Fabrikat Peerless) und die Grossen der Gehäuse mit den Bezeichnungen gemäss Fig. 4 sind aus der nachstehenden Tafel ersichtlich.The loudspeaker shown in Figs. 3 and 4 was in tested two large ones with a housing of 11 liters and 33 liters respectively. The designations of the drive units (make Peerless) and the sizes of the housings with the designations according to FIG. 4 are from can be seen in the table below.

GehäuSvHOUSING 11 Liter11 liters 33 Liter33 liters Bas se lernen'-Learn Bases'- B65 WGB65 flat share L825 WGL825 flat share DiskantelementTreble element MT225 HFGMT225 HFG MT225 HFCMT225 HFC a (cm)a (cm) 9,69.6 13,313.3 b (cm)b (cm) 23,223.2 32,1V32.1V h (cm)h (cm) 36,336.3 51,651.6

Die Kurve in Fig. 5 zeigt die Anpassung von Gehäuse-Antriebseinheiten für das 11 Liter-Gehäuse und ist eine Schalldruckkurve, die in einem kurzen Abstand von den bezüglichen Antriebseinheiten gemessen wurde.The curve in Fig. 5 shows the adaptation of housing drive units for the 11 liter housing and is a sound pressure curve that takes place at a short distance from the relevant drive units was measured.

Die Kurve in Fig. 6 ist eine Schalldruckkurve, die in einem schalltoten Raum in einem Abstand von 1 m vom Lautsprecher mit 11 Liter-Gehäuse gemessen wurde. Die Kurve liegt gut innerhalb ί 3 dB von 75 Hz bis 20 kHz, was den sehr guten Frequenzgang des Laut-" Sprechers deutlich anzeigt. Die Senkung unter 100 Hz in Fig. 6 ist durch den normalen Bassanstieg bedingt, der bei Anbringung des Lautsprechers in der Nähe einer Wand eines üblichen Wohnraumes erhalten wird und der durch eine Bassenkung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ausgeglichen werden muss.The curve in Fig. 6 is a sound pressure curve obtained in an anechoic room at a distance of 1 m from the loudspeaker with 11 Liter housing was measured. The curve is well within ί 3 dB from 75 Hz to 20 kHz, which clearly shows the very good frequency response of the loudspeaker. The decrease below 100 Hz in FIG due to the normal increase in bass that is obtained when the loudspeaker is installed near a wall in a normal living room and which has to be compensated for by a lowering as shown in FIG. 6.

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Die Verzerrung des geprüften Lautsprechers mit 11 Liter-Gehäuse liegt bis zu 100 Hz herab reichlich unter 1%. The distortion of the tested loudspeaker with an 11 liter housing is well below 1% down to 100 Hz.

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Claims

PATENT CLAIMS

(l'J loudspeaker, consisting of a closed housing, the walls of which enclose a volume of air of suitable size, a bass loudspeaker element, at least three treble loudspeaker elements and a dividing filter as well as the necessary lines for connection to an amplifier, characterized in that the housing (4) has the shape a rectangular prism has a cross-sectional area in the shape of a regular polygon having at least six corners, that the bass element (5) in the main center of the one end wall of the housing is mounted and that the Diskantelemente (6) ä in each adjacent of each other Side walls of the housing in the vicinity of the end wall in which the bass element is mounted are mounted in such a way that the angle between the normal to the two most distant side walls in which the treble elements are mounted is at most 120.

2. Loudspeaker according to claim 1, characterized in that that the depth of the housing (4) behind the bass element (5) is at least twice the diameter of the bass element.

3 »Loudspeaker according to claim 1 or 2, characterized in that the cross-sectional area of the prism is a regular Octagon is.

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