DE29923450U1

DE29923450U1 - Lautsprecher

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Publication number: DE29923450U1
Application number: DE29923450U
Authority: DE
Original assignee: SLAB TECHNOLOGY Ltd ALBANY
Current assignee: Slab Technology Ltd Nz
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2009-06-19
Also published as: TR200003739T2; IL140304A0; AU756783B2; GB2351868A8; EP1120007A4; NO20006558D0; DK1120007T3; RO121307B1; ID27400A; AU4536399A; GB0024852D0; CZ20004748A3; ATE303051T1; GB2351868A; NO20006558L; EP1120007A1; CA2336072A1; WO1999067974A8; WO1999067974A1; HUP0102904A3

Description

Lautsprecher

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Lautsprecher und ist insbesondere, aber nicht ausschließlich auf Lautsprecher anwendbar, die in der Weise eines Bildes an einer Wand anliegend aufgehängt werden sollen.

HINTERGRUND

Flachlautsprecher waren viele Jahre bekannt, beispielsweise freistehende elektrostatische Lautsprecher. Solche Lautsprecher mußten jedoch groß und daher auffällig sein, um einen zufriedenstellenden Schallpegel zu erzeugen. Sie waren teuer und wiesen einen schlechteren als erwünschten Tonfrequenzgang und ein schlechteres als erwünschtes Tonverteilungsmuster auf.

Verschiedene andere Arten von flachen, an einer Wand montierbaren Lautsprechern wurden entworfen, aber sie litten wieder verschiedentlich unter einem minderwertigen Frequenzgang oder einer minderwertigen Stereophonischen Leistung.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lautsprecher mit einer im wesentlichen planaren ersten Membran bereitgestellt, die in Schwingungen versetzt werden kann, um Schall von zumindest deren Vorderfläche abzustrahlen, und mit einer Treibereinheit, die durch einen variierenden elektrischen Strom betätigbar ist, um eine variierende Kraft auf der ersten Membran zu erzeugen, wobei die Kraft in einer Weise variiert, die mit dem variierenden elektrischen Strom in Beziehung steht, dadurch

gekennzeichnet, daß die Treibereinheit mit der ersten Membran an einer oder mehreren ausgewählten Positionen verbunden ist oder an einer Struktur montiert ist, die wiederum mit der Membran an einer oder mehreren ausgewählten Positionen verbunden ist.

Vorzugsweise ist das Material der Membran anisotrop (mit verschiedenen Eigenschaften in jeder ihrer Hauptachsen).

Bevorzugter weist das Material (ohne Öffnungen) eine Biegefestigkeit in einer Richtung der Ebene des Materials auf, die signifikant größer ist als die Biegefestigkeit entlang einer Linie in der Ebene des Materials im rechten Winkel zur ersten Richtung.

In seiner bevorzugtesten Form weist es eine Längsbiegefestigkeit auf, die etwa zweimal seiner Querbiegefestigkeit ist, was besonders geeignet ist für Platten, die rechteckig oder elliptisch sind.

Vorzugsweise umfaßt der Lautsprecher einen im wesentlichen starren Umfangsrahmen mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche, wobei sich die erste Membran direkt über die Vorderfläche erstreckt und sich eine hintere Membran direkt über die Rückfläche erstreckt, wobei der Innenraum des Lautsprechers im wesentlichen umschlossen ist.

Zweckmäßigerweise befindet sich die Treibereinheit innerhalb des Raums vom Rahmen entfernt.

Vorteilhafterweise befindet sich die Treibereinheit außerhalb des Raums vom Rahmen entfernt.

Vorzugsweise ist die Treibereinheit mit beiden der Membranen verbunden, wobei die Treibereinheit eine variierende Kraft entsprechend dem variierenden elektrischen Strom auf die Membranen aufbringt und veranlaßt, daß sich zumindest eine der Membranen

biegt und ein akustisches Signal von der Fläche der Membran außerhalb des Lautsprechers aussendet.

Zweckmäßigerweise sind beide Membranen biegsam und der Treiber betätigt die Membranen im bipolaren Modus, das heißt, sie bewegen sich zusammen nach außen oder zusammen nach innen.

Vorzugsweise ist eine der Membranen biegsam und die andere ist starr.

Zweckmäßigerweise ist die Treibereinheit an der Membran an der einen oder den mehreren ausgewählten Positionen montiert, wobei die Positionen von der Umfangskante der Membran entfernt sind.

Vorteilhafterweise ist die Treibereinheit an einem Körper montiert, der auf Stützen an der Membran an den Positionen montiert ist.

Vorzugsweise sind die Positionen so ausgewählt, daß die Biegung der Membran in einer oder mehreren ihrer natürlichen Schwingungsmoden nicht behindert wird.

Die erste Membran und/oder die hintere Membran können aus Polypropylencopolymer mit doppelter Deckschicht bestehen und können ungefähr 3 mm dick sein.

Zweckmäßigerweise beträgt die oder jede Membran ungefähr 500 Gramm oder weniger pro Quadratmeter und kann eine Zugfestigkeit von ungefähr 28 MPa oder mehr aufweisen und kann eine Shorehärte von 67 oder mehr aufweisen.

Vorzugsweise ist die Oberfläche der oder jeder Membran mit einer Koronaentladung behandelt, um die Anhaftung von Anstrichfarbe oder Papier daran oder der Membran an den Rahmen zu unterstützen.

Zweckmäßigerweise weist die oder jede Membran Längsrippen, die einen Teil ihrer Struktur bilden, vielleicht auf einer Fläche, auf, obwohl sie in ihrer bevorzugtesten Form intern (d.h. durch glatte Vorder- und Rückflächen bedeckt) sind. Vorzugsweise sind diese Rippen durch einen Kern aus geripptem Material oder dergleichen bereitgestellt und können quadratisch oder rechteckig sein und jede Kante ist ungefähr 400 mm lang.

Vorteilhafterweise umfaßt die Treibereinheit zwei koaxiale Schwingspulen, die jeweils an einer anderen der Membranen befestigt sind, wobei die Schwingspulen mit einem zentral zwischen den Schwingspulen aufgehängten Magnet zusammenwirken.

Zweckmäßigerweise ist die oder jede Membran leicht gerippt oder geriffelt oder leicht gekrümmt, um eine modifizierte akustische Leistung des Lautsprechers bereitzustellen.

Das Innere des Lautsprechers kann einen abgedichteten Kasten bilden. Alternativ können eine oder mehrere Öffnungen oder Belüftungsöffnungen durch den Rahmen oder durch eine oder beide der Membranen hindurch vorgesehen sein.

Vorzugsweise besteht die erste Membran aus einer Tafel aus extrudiertem Kunststoffmaterial mit einer einteiligen Vorderseite und Deckschichten, die durch eng beabstandete parallele Wände senkrecht zu den Deckschichten verbunden sind.

In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung einen Lautsprecher mit einer im wesentlichen planaren Membran bereit, die in Schwingungen versetzt werden kann, um Schall von zumindest deren Vorderfläche abzustrahlen, und mit einer Treibereinheit, die durch einen variierenden elektrischen Strom betätigbar ist, um eine variierende Kraft auf der Membran zu erzeugen, wobei die Kraft in einer Weise variiert, die mit dem variierenden elektrischen Strom in Beziehung steht, wobei die Membran aus vorderen und hinteren parallelen Materialtafeln besteht, wobei die Tafeln durch eine Vielzahl von

Wänden, die sich zwischen den Tafeln erstrecken, voneinander beabstandet sind und die Wände zueinander parallel sind und sich im wesentlichen senkrecht zu den Tafeln erstrecken oder eine im allgemeinen rhomboidische oder sinusförmige gerippte Form aufweisen.

Vorzugsweise besteht die Membran aus Polypropylencopolymer mit doppelter Deckschicht und die Wände sind zu den parallelen Tafeln im wesentlichen senkrecht.

Alternativ besteht die Membran aus Papier oder Pappe, wobei die Wände eine im wesentlichen gerippte Form aufweisen und durch Klebstoff an den inneren gegenüberliegenden Flächen der parallelen Tafeln befestigt sind.

Zweckmäßigerweise umfaßt die Treibereinheit einen Magneten, von dem ein Pol sich in magnetischer Kontinuität mit einem Joch befindet und dessen anderer Pol um einen Luftspalt von dem Joch entfernt angeordnet ist, durch welchen Spalt eine Schwingspule betätigbar ist, wobei die Schwingspule zum Antreiben der Membran befestigt ist.

Vorzugsweise ist der Magnet ein zylindrischer Permanentmagnet und das Joch ist koaxial mit diesem, wobei der Luftspalt ringförmig ist. Bevorzugter ist der Magnet ein sehr starker Permanentmagnet, wie z.B. ein Neodymmagnet.

Vorteilhafterweise besteht das Joch aus sauerstoffarmem, reinem Eisen, das in Wasserstoff sehr langsam ausgeglüht wurde.

Zweckmäßigerweise weist die Schwingspule mehr Wicklungen pro Einheitslänge derselben von jenem axialen Teil der Schwingspule entfernt auf, welcher sich in dem Luftspalt befindet, wenn kein elektrischer Strom durch die Wicklungen geleitet wird.

Für diesen Zweck ist die Schwingspulenwicklung eine einzige Schicht, wobei die Wicklungen in dem Bereich des axialen Teils voneinander beabstandet sind. Vorzugsweise besteht die Schwingspule aus reinem Kupfer (obwohl auch ein Aluminiumdraht verwendet werden könnte).

Alternativ oder zusätzlich ist mehr als die einzige Schicht in Bereichen der Schwingspule, die von dem axialen Teil weiter entfernt sind, gewickelt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lautsprecher mit einer Membran bereitgestellt, die in Schwingungen versetzt werden kann, um Schall von zumindest deren Vorderfläche abzustrahlen, und mit einer Treibereinheit, die durch einen variierenden elektrischen Strom betätigbar ist, um eine variierende Kraft auf der Membran zu erzeugen, wobei die Kraft in einer Weise variiert, die mit dem variierenden elektrischen Strom in Beziehung steht, wobei eine Schwingspule der Treibereinheit durch eine Materialplatte mit der Membran verbunden ist, wobei die Platte aus einem solchen Material besteht und solche Abmessungen aufweist, daß in einem niedrigen Bereich von Tonfrequenzen die Schwingspule und zumindest jener Teil der Membran benachbart zur Platte sich im wesentlichen mit derselben Amplitude und Phase bewegen, während in einem höheren Bereich von Tonfrequenzen zumindest der Teil der Membran und ein Teil der Platte benachbart zu dieser sich mit einer niedrigeren Amplitude und/oder mit einer anderen Phase als die Schwingspule bewegen, wobei in dem höheren Bereich ein wesentlicher Teil des von dem Lautsprecher emittierten Schalls von einer Fläche der Platte benachbart zur Schwingspule abgestrahlt wird.

Vorzugsweise ist die Membran eine planare Membran.

Zweckmäßigerweise ist eine Tafel aus Dämpfungsmaterial von einem stationären Teil des Lautsprechers mit dem Teil der Membran benachbart zur Platte oder mit der Platte verbunden.

Das Dämpfungsmaterial kann Gewebe sein oder auf Gewebe basieren.

Vorzugsweise ist das Dämpfungsmaterial porös oder perforiert, um den Durchtritt von Luft durch dieses hindurch zu ermöglichen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nur anhand eines Beispiels mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:

Figur 1 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Lautsprechers, und Figur 2 ist ein Querschnitt in einer vertikalen Ebene entlang der Linie II-II in Figur 1, und Figur 3 zeigt eine Rück- und eine Seitenansicht eines alternativen Ausfuhrungsbeispiels, Figur 4 ist eine perspektivische Teilansicht einer Komponente des Lautsprechers, Figur 5 ist ein Querschnitt eines weiteren Ausfuhrungsbeispiels, Figur 6 ist eine erste Rückansicht des in Figur 5 dargestellten Ausfuhrungsbeispiels, und

Figur 7 ist eine zweite modifizierte Rückansicht der in Figur 4 dargestellten Komponente.

Figur 8 ist ein Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Figur 9 ist eine Seitenansicht einer Schwingspule, die in Figur 8 im Schnitt gezeigt ist.

BESCHREIBUNG
BEISPIEL 1

In den Zeichnungen umfaßt ein Flachlautsprecher 10 einen quadratischen Umfangsrahmen 11, der zweckmäßigerweise aus einer Faserplatte mit mittlerer Dichte besteht. Jede Außenkante des Rahmens 11 ist zweckmäßigerweise 400 mm lang. Der Rahmen wird mit Drähten oder Schnüren 12, die an Ösen oder anderen Befestigungselementen 13 an der Oberseite des Rahmens 11 angebracht sind, aufgehängt.

Wie zu sehen ist, insbesondere in Figur 2, ist die Vorderseite des Lautsprechers 10 mit einer vorderen Membran 14 bedeckt, die um deren Kanten durch einen geeigneten Klebstoff an der Vorderfläche des Rahmens 11 befestigt und abgedichtet ist. Ebenso ist die Rückseite des Lautsprechers 10 mit einer hinteren Membran 15 bedeckt, die an der Rückfläche des Rahmens 11 durch einen Klebstoff befestigt und abgedichtet ist. Somit bildet das Innere des Lautsprechers 10 einen abgedichteten Kasten. Typischerweise beträgt die Dicke zwischen der Vorder- und der Rückfläche der Membran 14 30 Millimeter für einen quadratischen Lautsprecher von 400 Millimetern.

Es wurde festgestellt, daß ein geeignetes Material für die vordere und die hintere Membran 14, 15 eine Tafel mit doppelter Deckschicht ist, die aus einem Polypropylencopolymer besteht und ungefähr 3 Millimeter dick ist und ungefähr 500 Gramm pro Quadratmeter oder weniger beträgt. Vorzugsweise ist die Tafel gerillt, weist eine Zugfestigkeit von ungefähr 28 MPa oder mehr und eine Shorehärte von 67 oder mehr auf. Das Material weist vorzugsweise eine mit Koronaentladung behandelte Oberfläche auf, um die Anhaftung von Anstrichfarbe oder Tapete an den Außenflächen der Membranen 14, 15 zu unterstützen und um die Anhaftung der Innenflächen der

Membranen 14, 15 am Rahmen 11 zu unterstützen. Die Tafel ist vorzugsweise ein Laminat mit einem aus Streben, Röhren oder Rippen geformten Kern oder dergleichen. Ein solches Material ist als "Kernrippen"-Material aus der Form der inneren Längs-"Rippen" oder -Riffelungen bekannt - siehe Figur 4 (nachstehend erörtert). Ein weiteres praktisches Material ist leichtgewichtige Wellpappe.

Eine Treibereinheit 16 ist benachbart zum Zentrum der Membranen 14, 15 angeordnet. Die Treibereinheit ist ähnlich jenen, die in herkömmlichen Konuslautsprechern verwendet werden, und umfaßt einen Magneten 17, der ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein kann, und eine mitwirkende Schwingspule 18. Die Schwingspule 18 trägt die übliche Wicklung, die durch Zuleitungen 19 mit Anschlüssen 20 auf der Rückseite des Lautsprechers 10 verbunden ist. Der Magnet 17 ist beispielsweise durch einen Klebstoff an der Innenfläche der hinteren Membran 15 befestigt und die Schwingspule 18 ist an der Innenfläche der vorderen Membran 14 befestigt. Die Abmessungen der Treibereinheit 16 und der Abstand der vorderen und der hinteren Membran 15 sind so eingerichtet, daß sich die Schwingspule 18 in der korrekten Arbeitslage relativ zum Magnet 17 befindet und darin zweckmäßig zentriert ist.

In Abhängigkeit von den akustischen Eigenschaften, die für den Lautsprecher 10 erforderlich sind, kann dessen Inneres zumindest teilweise mit einem faserförmigen oder einem anderen schalldämpfenden Material gefüllt sein oder kann leer gelassen sein. Ebenso können eine oder mehrere Öffnungen oder Belüftungsöffnungen durch den Rahmen 11 oder die Membranen 14, 15 hindurch vorgesehen sein.

Obwohl der Lautsprecher 10 als quadratisch dargestellt wurde, könnte er kreisförmig, elliptisch, rechteckig, polygonal sein oder eine andere geeignete Form aufweisen. Falls erforderlich, kann mehr als eine Treibereinheit 16 an geeigneten Stellen innerhalb des Lautsprechers 10 vorgesehen sein.

Bei einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel kann die vordere Membran 14 oder die hintere Membran 15 aus einem im wesentlichen starren Material bestehen. Ferner kann der Magnet 17 auf die vordere Membran 14 und die Schwingspule 18 auf die hintere Membran 15 aufgesetzt sein.

Für einige Zwecke kann es bevorzugt sein, zwei koaxiale Schwingspulen 18 vorzusehen, die jeweils an einer anderen der Membranen 14, 15 befestigt sind und mit einem zentral aufgehängten Magnet 17 zusammenwirken. Im Gegensatz dazu können zwei Magnete 17 an den Membranen 14, 15 vorgesehen sein, die mit einer zentral aufgehängten Schwingspule 18 zusammenwirken.

Beide Oberflächen von jeder Membran 14, 15 können leicht gerippt sein, und anstatt daß jede Membran eben ist, könnte sie gerippt oder anderweitig gekrümmt sein, um eine modifizierte akustische Leistung des Lautsprechers 10 vorzusehen.

BEISPIEL 2

In Figur 3 sind der Rahmen 11 und die hintere Membran 15 weggelassen. Der Magnet 17 ist auf einer Platte 21 montiert, die auf Stützen 22 an der Membran 14 montiert ist. Die Stützen 22 befinden sich an sorgfältig ausgewählten Positionen an der Membran 14, so daß sie die Biegung der Membran in einer ihrer natürlichen Moden, beispielsweise wie durch die Linie 23 gezeigt, nicht behindern. Der Magnet 17 kann zwischen der Platte 21 und der Membran 14 oder auf der Rückseite der Platte 21, wie gezeigt, montiert sein.

Der in Figur 3 dargestellte Lautsprecher kann an der oberen Kante der Membran 14 oder an der Platte 21 oder den Stützen 22 aufgehängt werden.

Figur 4 zeigt eine bevorzugte Konstruktion für die vordere Membran 14. Sie umfaßt ein einteiliges Strangpreßteil aus ungefähr 3-5 mm dickem Polyethylen mit einer vorderen

und hinteren Deckschicht 25, 26, die durch durchgehende Längswände 27 mit Lufträumen dazwischen verbunden sind. Durch diese Konstruktion ist das Material der Membran 14 anisotrop und weist eine Längsbiegefestigkeit auf, die typisch erweise ungefähr zweimal der Querbiegefestigkeit sein kann. Somit ist dieses Material besonders nützlich bei der Konstruktion von rechteckigen Lautsprechern, beispielsweise jenen mit Seiten mit einer Länge von 200 mm &khgr; 100 mm. Größere oder kleinere Platten können unter Verwendung von dieser Art Material hergestellt werden.

BEISPIEL 3

Figur 5 zeigt einen Lautsprecher mit einer starren hinteren Platte 28 aus üblichem Holz, die ungefähr 12 mm dick ist, wobei der Magnet 17 in deren Zentrum befestigt ist. Der Rahmen 11 hält die vordere Membran 14 in einem Abstand von ungefähr 3-5 mm von der Vorderfläche der Platte 28. Die Schwingspule 18 wird in dem Spalt im Magnet 17 gehalten, indem sie in einem zentralen Loch in der Membran 14 befestigt ist. Das Loch ist durch eine konkave, teilweise sphärische Kappe 29 verschlossen, welche in der Schwingspule 18 befestigt ist.

Um eine gewünschte Bewegung der Membran 14 zu ermöglichen, weist die Platte 28 (in Figur 6 gezeigt) eine Anordnung von Löchern oder Öffnungen 30 durch diese hindurch auf. Die Größen und Stellen der Öfihungen 30 sind sorgfältig ausgewählt, um einen glatten Frequenzgang von dem Lautsprecher 10 zu erreichen.

Eine alternative oder zusätzliche Modifikation der Frequenzgangkurve wird durch Ankleben eines Massenzusatzmaterials 31, wie in Figur 7 gezeigt, erreicht. Ein geeignetes Material ist eine Bitumentafel, die mit Metall- oder Mineralteilchen gefüllt ist.

Eine weitere Einstellung der Frequenzleistung kann durch Befestigen von Flächen eines schalldämpfenden Materials 32 an der Membran 14 oder an der Vorderfläche der Platte

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28, wie in Figur 7 gezeigt, erhalten werden. Die Zufuhr eines elektrischen Signals zur Schwingspule 18 geschieht zweckmäßigerweise durch Kupferfolienstreifen, die an einer Fläche der Membran 14 festsitzen.

BEISPIEL 4

In den Figuren 8 und 9 umfaßt ein Lautsprecher 110 eine später zu beschreibende Membran 111. Die Außenkante der Membran 111 wird durch die Außenkante einer im wesentlichen starren Metall- oder Kunststoffschale 112 festgespannt. Für diesen Zweck ist die Schale mit einer Flachstelle 113 versehen, auf der die Membran 111 aufliegt, wobei die Membran 111 durch eine im wesentlichen aufrechte Wand 114 angeordnet ist und durch einen Kantenteil 115 der Schale 112, welcher über die Außenkante der Membran 111 gefaltet oder gerollt ist, eingespannt ist. Der Mittelteil der Schale 112 ist als Pfanne 116 ausgebildet, in der sich ein zylindrisches Joch 117 befindet. Somit dient die Schale 112 zum Zentrieren des Jochs 117 relativ zur Membran 111, wobei es durch eine Schraube 119 festgehalten wird.

Da das Joch 117 einen Teil eines Magnetkreises bildet, besteht es vorzugsweise aus sauerstoffarmem, reinem Eisen, welches in Wasserstoff langsam ausgeglüht wurde. Ein Permanentmagnet 118 wird durch Klebstoff koaxial mit dem Joch 117 gehalten. Ein Pol des Magnets 118 steht mit der oberen Innenfläche des Jochs 117 in magnetischem Kontakt und der andere Pol liegt an einer Scheibe 135 aus demselben Material und mit derselben Dicke wie ein Flansch 120 des Jochs 117 an. Somit ist ein ringförmiger Magnetspalt 121 zwischen dem Flansch 120 und dem oberen Teil des Magnets 118 ausgebildet. Eine zylindrische Schwingspule 122 erstreckt sich durch den Spalt 121. Das Jochmaterial dient zum Halten der Magnetflußlinien innerhalb des Jochs 117, was unerwünschte äußere Magnetfelder minimiert und auch den Fluß über dem Spalt 121 konzentriert.

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In einer Öffnung 123 durch die Membran 111 ist eine Platte 124 aus dünnem Material, wie z.B. typischerweise 0,25 mm dickes Aluminium, angeordnet und befestigt. Die Platte 124 weist einen ausgebogenen Flansch 125 auf, der an der Membran 111 befestigt ist. Die Schwingspule 122 ist durch Klebstoff in einer in der Platte 124 ausgebildeten Nut 126 befestigt, so daß die Schwingspule 122 konzentrisch innerhalb des Spalts 121 gehalten wird. Die Bewegung der zentralen Fläche der Membran 111 wird durch einen Dämpfungsring 127 gedämpft, der aus Gewebe oder gewebeartigem Material bestehen kann, vorzugsweise gerippt ist und durch Klebstoff an der oberen Oberfläche des Flanschs 120 und am Flansch 125 und/oder der Membran 111 befestigt ist.

Die Schale 112 kann eine luftdichte Umhüllung mit der Membran 111 und der Platte 124 bilden, aber wenn es bevorzugt ist, können Löcher oder Perforationen durch die Schale 112 hindurch vorgesehen sein. Der Innenraum innerhalb des Lautsprechers 110 kann schalldämpfendes Material aus faserförmigem oder Schaumkunststoff enthalten. Die Dicke und das Material der Platte 124 werden so ausgewählt, daß beispielsweise bei Frequenzen bis zu 1000 Hz die Platte 124 als im wesentlichen starres Element wirkt und die benachbarte Fläche der Membran 111 mit dieser bewegt, wenn ein Wechselstrom durch die Wicklungen 128 auf der Schwingspule 122 geleitet wird. Bei Frequenzen oberhalb von 5000 Hz ist die Biegung der Platte 124 derart, daß deren Rand und benachbarte Flächen der Membran 111 sich viel weniger bewegen als die Schwingspule 122 und die zentrale Fläche der Platte 124. Somit wird bei diesen hohen Frequenzen Schall fast vollständig von der zentralen Fläche der Platte 124 abgestrahlt. Zwischen diesen Frequenzen tritt die Schallabstrahlung nur von einer kleinen Fläche der Membran 111 und von Teilen der Platte 124 auf.

Um den Frequenzgang des Lautsprechers 110 bei großen Auslenkungen der Schwingspule 122 zu modifizieren, können die Wicklungen 128 mehr Windungen pro Einheitslänge in Richtung der Enden der Wicklung 128 als in deren Zentrum aufweisen. Dies kann durch Beabstanden der Wicklungen im Zentrum oder durch enges Wickeln der

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Windungen über deren gesamte Länge und Hinzufügen von einer oder mehreren Schichten 129 benachbart zu deren Enden erreicht werden. Die Spulen werden auf einem Wicklungshalter 136, der mit Perforationen 137 versehen ist, gewickelt.

Es wurde festgestellt, daß ein geeignetes Material fiir die Membranen 111 eine Tafel mit doppelter Deckschicht ist, die aus einem Polypropylencopolymer besteht und ungefähr 3 Millimeter dick ist und ungefähr 500 Gramm pro Quadratmeter oder weniger beträgt. Vorzugsweise weist die Membran 111 eine Zugfestigkeit von ungefähr 128 MPa oder mehr und eine Shorehärte von 67 oder mehr auf. Das Material weist vorzugsweise eine mit Koronaentladung behandelte Oberfläche auf, um die Anhaftung von Anstrichfarbe, Tapete usw. an den Membranen 111 zu unterstützen. Die Membran 111 ist vorzugsweise ein Laminat mit einem Schaumkern oder weist Rippen, Röhren, Wellblech oder dergleichen auf. Wenn sie einen Schaumkern aufweist, ist es bevorzugt, daß der Schaum nicht gleichmäßig ist (oder die Deckplatten sind geformt oder verstärkt). Beispielsweise könnte der Schaumkern derart geformt oder verstärkt sein, daß die Biegesteifigkeit in einer Richtung größer ist als in einer anderen.

Die Membran 111 kann ein einteiliges Strangpreßteil aus Polyethylen mit einer Dicke von ungefähr 3 bis 5 mm und mit einer vorderen und hinteren Deckschicht 130, 131 umfassen, welche durch durchgehende Längswände 132 mit Lufträumen dazwischen verbunden sind. Durch diese Konstruktion ist das Material der Membran 111 anisotrop und weist eine Längsbiegefestigkeit auf, die typischerweise ungefähr zweimal der Querbiegefestigkeit sein kann. Somit ist dieses Material besonders nützlich bei der Konstruktion von rechteckigen Lautsprechern, beispielsweise jenen mit Seiten mit einer Länge von 200 mm &khgr; 100 mm.

Figur 8 zeigt die Verwendung eines Halterings 138 aus dünnem Aluminium oder dergleichen. Der Ring 138 weist einen Flansch 139 auf, der an der äußeren Deckschicht 130 der Membran 111 nach unten drücken kann. Ein einteiliger zylindrischer Teil 140

kann zwischen der Kante der Öffnung 123 und der Außenfläche des zylindrischen Teils der Platte 124 nach unten geschoben werden, welcher eine Rippe 142 aufweist, die in eine Nut 141 in dem Teil 140 des Rings 138 einschnappt. Die Rippe 142 und die Nut 141 können, falls bevorzugt, umgekehrt sein.

VORTEILE DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE.

Leichte Herstellung.

Gute Akustik bei geringen Konstruktionskosten erreichbar.

Leichtgewichtiges Membranmaterial eignet sich besonders fur rechteckige oder elliptische Platten.

Skalierbarkeit.

Lautsprecher oder Membranen können in vielen verschiedenen Größen oder Formen hergestellt werden oder leicht als andere Objekte unkenntlich gemacht werden.

Diese Erfindung eignet sich für Flachplattenlautsprecher mit der Größe A5 oder kleiner, die sich besonders für den Multimediamarkt eignen, oder zum Einbau in Fahrzeuge, wobei sie in Armaturenbretter oder in Fahrzeugtüren eingesetzt werden. Sie können in jeder Orientierung arbeiten und können in Abhängigkeit von der Konstruktion mit einem umgebenden Rahmen versehen oder ohne diesen sein.

VARIATIONEN:

Ein oder mehrere Treiber können in Abhängigkeit von der Größe der Membran verwendet werden. Die Lautsprecher können durch Öffnungsanordnung oder durch Hinzufügen von Gewichten abgestimmt werden. In den Zeichnungen haben wir eine Öffnungsanordnung in der Rückplatte gezeigt (Figuren 6 und 7), aber eine ähnliche Öffhungsanordnung kann in dem Material der Membran vorgesehen sein. Die Platten können durch die Verwendung eines Pulvers, wie z.B. Zucker oder dergleichen, auf der

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Platte, wenn sie horizontal ist, abgestimmt werden, so daß die Knoten an der Platte beobachtet werden können.

Die Membranen können aus irgendeiner Form hergestellt sein (z.B. könnten sie unregelmäßige Umrisse aufweisen, falls erforderlich). Sie müssen nicht eben sein, obwohl dies bevorzugt ist.

Andere Materialien als Kernrippen oder Wellpappe können verwendet werden. Vorzugsweise ist das Material leichtgewichtig und steif, aber biegsam. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen wurde ein extrudierter Standard-Rippenkern mit einer Dicke von 3 mm verwendet, aber andere Dicken zwischen 2 mm und 5 mm könnten für die meisten Anwendungen verwendet werden. Größere Platten können mehr Treiber und eine dickere Kernrippenmembran benötigen.

Der Lautsprecher könnte als Teil eines Fahrzeugs oder Teil eines Möbelstücks oder eines Kastens oder eines Farbanstrichs oder fast jedes Objekts unkenntlich gemacht werden, wenn die Größe und Form keine Einschränkung mehr darstellt. Bei einem Beispiel haben wir Flachplattenlautsprecher als Teil eines Fahrzeugarmaturenbretts eingebaut und in einer weiteren Anwendung haben wir einen Farbanstrich als Lautsprecher arbeiten lassen.

Schließlich können verschiedene weitere Veränderungen oder Modifikationen an dem vorangehenden vorgenommen werden, ohne vom Schutzbereich dieser Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt, abzuweichen.

Claims

1. Lautsprecher mit einer im wesentlichen planaren ersten Membran, die in Schwingungen versetzt werden kann, um Schall von zumindest deren Vorderfläche abzustrahlen, und einer Treibereinheit, die durch einen variierenden elektrischen Strom betätigbar ist, um eine variierende Kraft auf der ersten Membran zu erzeugen, wobei die Kraft in einer Weise variiert, die mit dem variierenden elektrischen Strom in Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der planaren ersten Membran anisotrop ist und daß die Treibereinheit mit der ersten Membran an einer oder mehreren ausgewählten Positionen verbunden ist oder an einer Struktur montiert ist, die wiederum mit der Membran an einer oder mehreren ausgewählten Positionen verbunden ist.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen starren Umfangsrahmen mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche, wobei sich die erste Membran direkt über die Vorderfläche erstreckt und sich eine hintere Membran direkt über die Rückfläche erstreckt, wobei der Innenraum des Lautsprechers im wesentlichen umschlossen ist.

3. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinheit mit beiden der Membranen verbunden ist, wobei die Treibereinheit eine variierende Kraft entsprechend dem variierenden elektrischen Strom auf die Membranen aufbringt und veranlaßt, daß sich zumindest eine der Membranen biegt und ein akustisches Signal von der Fläche der Membran außerhalb des Lautsprechers aussendet.

4. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran und/oder die hintere Membran aus Polypropylencopolymer mit doppelter Deckschicht besteht.

5. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran aus einer Tafel aus extrudiertem Kunststoffmaterial mit einer einteiligen Vorderseite und Deckschichten, die durch eng beabstandete parallele Wände senkrecht zu den Deckschichten verbunden sind, besteht.

6. Lautsprecher nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Membran ungefähr 500 Gramm oder weniger pro Quadratmeter beträgt.

7. Lautsprecher nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Membran eine Zugfestigkeit von etwa 28 MPa oder mehr aufweist.

8. Lautsprecher nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Membran eine Shorehärte von 67 oder mehr aufweist.

9. Lautsprecher nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der oder jeder Membran mit einer Coronaentladung behandelt ist, um die Anhaftung von Anstrichfarbe oder Papier daran oder der Membran am Rahmen zu unterstützen.

10. Lautsprecher nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinheit zwei koaxiale Schwingspulen umfaßt, die jeweils an einer anderen der Membranen befestigt sind, wobei die Schwingspulen mit einem zentral zwischen den Schwingspulen aufgehängten Magnet zusammenwirken.

11. Lautsprecher mit einer im wesentlichen planaren Membran, die in Schwingungen versetzt werden kann, um Schall von zumindest deren Vorderfläche abzustrahlen, und einer Treibereinheit, die durch einen variierenden elektrischen Strom betätigbar ist, um eine variierende Kraft auf der Membran zu erzeugen, wobei die Kraft in einer Weise variiert, die mit dem variierenden elektrischen Strom in Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Membran anisotrop ist und die Membran aus vorderen und hinteren parallelen Materialtafeln besteht, wobei die Tafeln durch eine Vielzahl von Wänden, die sich zwischen den Tafeln erstrecken, voneinander beabstandet sind und die Wände zueinander parallel sind und sich im wesentlichen senkrecht zu den Tafeln erstrecken oder eine im allgemeinen rhomboidische oder sinusförmige gerippte Form aufweisen.

12. Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus Polypropylencopolymer mit doppelter Deckschicht besteht und die Wände zu den parallelen Tafeln im wesentlichen senkrecht sind.

13. Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus Papier oder Pappe besteht, wobei die Wände eine im wesentlichen gerippte Form aufweisen und durch Klebstoff an den inneren gegenüberliegenden Flächen der parallelen Tafeln befestigt sind.

14. Lautsprecher nach Anspruch 11, wobei die Treibereinheit einen Magneten umfaßt, von dem ein Pol sich in magnetischer Kontinuität mit einem Joch befindet und dessen anderer Pol um einen Luftspalt von dem Joch entfernt angeordnet ist, durch welchen Spalt eine Schwingspule betätigbar ist, wobei die Schwingspule zum Antreiben der Membran befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch aus sauerstoffarmem, reinem Eisen besteht, das in Wasserstoff sehr langsam ausgeglüht wurde.

15. Lautsprecher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus demselben Material wie das Joch bestehendes Element sich mit dem anderen Pol des Magneten in magnetischer Kontinuität befindet, wobei der Luftspalt zwischen einem Umfangsteil des Elements und einem gegenüberliegenden Teil des Jochs ausgebildet ist.

16. Lautsprecher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsteil des Elements und der gegenüberliegende Teil des Jochs im wesentlichen dieselbe Dicke aufweisen.

17. Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule mehr Wicklungen pro Einheitslänge derselben von jenem axialen Teil der Schwingspule entfernt aufweist, welcher sich in dem Luftspalt befindet, wenn kein elektrischer Strom durch die Wicklungen geleitet wird.

18. Lautsprecher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspulenwicklung eine einzige Schicht ist, wobei die Wicklungen in dem Bereich des axialen Teils voneinander beabstandet sind.

19. Lautsprecher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als die einzige Schicht in Bereichen der Schwingspule, die von dem axialen Teil weiter entfernt sind, gewickelt ist.

20. Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule der Treibereinheit durch eine Materialplatte mit der Membran verbunden ist, wobei die Platte aus einem solchen Material besteht und solche Abmessungen aufweist, daß in einem niedrigen Bereich von Tonfrequenzen die Schwingspule und zumindest jener Teil der Membran benachbart zur Platte sich im wesentlichen mit derselben Amplitude und Phase bewegen, während in einem höheren Bereich von Tonfrequenzen zumindest der Teil der Membran und ein Teil der Platte benachbart zu dieser sich mit einer niedrigeren Amplitude und/oder mit einer anderen Phase als die Schwingspule bewegen, wobei in dem höheren Bereich ein wesentlicher Teil des von dem Lautsprecher emittierten Schalls von einer Fläche der Platte benachbart zur Schwingspule abgestrahlt wird.

21. Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tafel aus Dämpfungsmaterial von einem stationären Teil des Lautsprechers mit dem Teil der Membran benachbart zur Platte oder mit der Platte verbunden ist, und wobei das Dämpfungsmaterial porös oder perforiert ist, um den Durchtritt von Luft durch dieses hindurch zu ermöglichen.

22. Lautsprecher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial Gewebe ist oder auf Gewebe basiert.