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Beschreibung
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Gegenstand der Erfindung ist eine Lautsprecheranordnung mit einem
insbesondere quaderförmigen Gehäuse und mindestens einem in einer Gehäusewand angeordneten
elektroakustischen Wandler.
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Aufgrund des sehr kleinen Strahlungswiderstandes dynamischer Lautsprecher
bei tiefen Frequenzen ist es erforderlich, zur Wiedergabe tiefer Töne die elektroakustischen
Wandler in entsprechende Gehäuse einzubauen, die im einfachsten Fall aus einer Schallwand
bestehen, die jedoch bei einer Aufstellung in geschlossenen Räumen durch Reflexion
der rückseitig von dem elektroakustischen Wandler abgestrahlten Schallwellen an
den Zimmerwänden oder an anderen Gegenständen zu unerwünschten Interferenzen der
Schallwellen führen, die von der Vorderseite der Schallwand ausgehen.
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Bei der Verwendung rückseitig offener Gehäuse wirkt das Gehäuse wie
ein Resonanzrohr, das diskrete Frequenzen verstärkt abstrahlt, so daß eine qualitativ
hochwertige Wiedergabe mit offenen Gehäusen im allgemeinen nicht zu erzielen ist.
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Die qualitativ hochwertigste Wiedergabe insbesondere niederfrequenter
Schwingungen ist mit sogenannten geschlossenen Lautsprecherboxen sowie Bassreflex-oder
Phasenumkehrboxen möglich. Bei den geschlossenen Lautsprecherboxen ist jedoch eine
Mindestgröße erforderlich, damit infolge des Federungseffektes durch die beim Hin-
und Herbewegen der Membran abwechselnd verdichtete und verdünnte, im Gehäuse eingeschlossene
Luft nicht die Eigenfrequenz des den elektroakustischen Wandler ansteuernden Treibers
erhöht und damit die abstrahlbare untere Grenze des Lautsprechers erhöht wird, was
eine verschlechterte Wiedergabe tiefer Frequenzen nach sich zieht. Darüber hinaus
besteht bei geschlossenen Lautsprecherboxen die Gefahr, daß die vom elektroakustischen
Wandler abgegebenen tonfrequenten Schwingungen durch die Gehäusewände in den umgebenden
Abhörraum infolge von Biegeschwingungen der Gehäusewände treten, die in diesem Fall
als Schallstrahler wirken. Das führt nicht nur zu einer Abnahme an akustischem Wirkungsgrad
der Lautsprecherbox, sondern auch zu unerwünschten Klangverfärbungen bei der Wiedergabe
der tonfrequenten Schwingungen.
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Zwar lassen sich die sogenannten Biegeschwingungen durch die Verwendung
von Schalldämmstoffen sowie durch besondere konstruktive Gestaltungen zur zusätzlichen
Wandversteifung verringern, erhöhen jedoch den Aufwand bei der Herstellung der betreffenden
geschlossenen Lautsprecherbox bzw. vermindern das Innenvolumen mit dem daraus resultierenden
Federungseffekt.
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Eine weitere Möglichkeit, Biegeschwingungen von Gehäusewänden zu
unterbinden besteht in der Verwendung von kreiszylindrischen oder kugelförmigen
Gehäusen anstelle von rechteck- bzw. quaderförmigen Gehäusen, bei denen in radialer
Richtung keine Verformungen auftreten können, so daß diese Lautsprecherboxen frei
von Biegeschwingungen und gegenüber tiefen Frequenzen praktisch völlig steif sind.
Die Herstellung derartiger Lautsprecherboxen ist jedoch besonders aufwendig und
führt in aller Regel zu relativ großvolumigen Gehäusen, da der oben beschriebene
Federungseffekt zu berücksichtigen ist Ein weiteres Problem bei der Verwendung geschlossener
Lautsprecherboxen besteht darin, daß die von der Rückseite des elektroakustischen
Wandlers abgegebenen Schwingungen zu Eigenschwingungen des Gehäusehohlraumes, d.h.
zu stehenden Wellen im Inneren der geschlossenen Lautsprecherbox führen. Da in praktischen
Fällen in einem abgeschlossenem Gehäusehohlraum ein ganzes Spektrum von Eigenschwingungen
in allen drei Raumebenen auftritt, sind entsprechende Klangverfälschungen unvermeidlich,
wenn nicht diese Resonanzfrequenzen durch geeignete Maßnahmen unterdrückt werden.
Neben der Verwendung geeigneter, zur Absorption stehender Wellen dienender Matten
aus Glaswolle oder Steinwolle ist die Verwendung von Gehäusen. mit prismatischer,
hexagonaler oder kugelförmiger Gestalt zur Verringerung von Resonanzfrequenzen bekannt.
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Die sogenannten Bassreflex- oder Phasenumkehrboxen enthalten neben
der Lautsprecheröffnung noch eine zweite Öffnung, die dazu dient, die von der Rückseite
des elektroakustischen Wandlers abgegebenen tonfrequenten Schwingungen auf dem Wege
über die zweite Oeffnung hörbar zu machen. Diese Bassreflex- oder Phasenumkehröffnung
kann auch als tunnelförmige Öffnung ausgebildet sein oder mit einem passiven Lautsprecher
versehen werden, d.h. mit einer Membran, die von Schallwellen des eigentlichen elektroakustischen
Wandlers zu erzwungenen Schwingungen angeregt wird.
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Eine derartige Bassreflex- oder Phasenumkehrbox macht zwar die von
der Rückseite der Membran des elektroakustischen Wandlers abgegebene tonfrequente
Schwingung nutzbar, sie führt jedoch infolge der Anordnung des passiven oder parasitären
Strahlers an der gleichen Gehäusewand wie der aktive elektroakustische
Wandler
zu gegenphasigen Schallschwingungen, was bei Erreichen einer Phasendifferenz von
1800 zur vollständigen Auslöschung der beiden Anteile führt.
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Aus der Literaturstelle "Audio", 4/1985, Seiten 30 bis 34 ist eine
kombinierte Bassreflexbox mit passivem bzw.
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parasitärem Strahler bekannt, bei der zusätzlich das Gehäuse zur Vermeidung
stehender Wellen im Inneren nach hinten spitz zuläuft und die Membranmasse des Passivstrahlers
auf die Gehäuseform so abgestimmt ist, daß der Passivstrahler nur im untersten Bassbereich
mitschwingt und für zusätzlichen Druck sorgt.
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Aus der DE-OS 31 30078 ist eine Lautsprecherbox bekannt, bei der
zur Vermeidung stehender Wellen im Inneren der Lautsprecherbox eine Öffnung nach
Art einer Bassreflexbox vorgesehen ist und die im kurzen Abstand gegenüberstehende
parallele Wände aufweist, die einen bestimmten Weg für die an der Rückseite des
elektroakustischen Wandlers abgegebenen Schwingungen vorgeben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lautsprecheranordnung
zu schaffen, die eine geometrisch einfach und einfach herstellbare Gehäuseform aufweist
und die bei minimalen äußeren Abmessungen auch sehr tiefe tonfrequente Strahlungen
nahezu verfälschungsfrei wiedergibt, d.h. ein Minimum an Resonanzen, stehenden Wellen
und Biegeschwingungen der Gehäusewände sicherstellt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß in einer rechtwinklig zu der den elektroakustischen Wandler
enthaltenen Gehäusewand angeordneten Gehäusewand eine passiv schwingungsfähige Membran
oder gegenüber dem elektroakustischen Wandler phasenverzögert angesteuerte aktiv
schwingungsfähige Membran angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine sehr einfache geometrische
Bauform z.B. in Form eines quader- oder rechteckförmigen Gehäuses und stellt bei
minimalen äußeren Abmessungen sicher, daß auch sehr tiefe tonfrequente Strahlungen
nahezu verfälschungsfrei wiedergegeben werden, indem Resonanzen, stehende Wellen
und Biegeschwingungen der Gehäusewände von vornherein unterbunden werden. Die erfindungsgemäße
Lautsprecheranordnung gewährleistet somit bei billigen Herstellungskosten eine optimale
Klangwiedergabe sowie ein äußerst geringes äußeres Volumen, so daß sie sich insbesondere
für ein Aufstellen unter eingeschränkten räumlichen Verhältnissen eignet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den
Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Lautsprecheranordnung mit zusätzlicher,
schwingungsfähiger Membran; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Lautsprecheranordnung
gemäß Fig. 1 mit einer passiven schwingungsfähigen Membran und Fig. 3 eine Lautsprecheranordnung
gemäß Fig. 1 mit einer zeitverzögert angesteuerten, aktiven, schwingungsfähigen
Membran.
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Die in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Lautsprecheranordnung weist
ein Gehäuse 4 auf, in dessen vorderer Gehäusewand ein erster elektroakustischer
Wandler in Form eines Tieftonlautsprechers 1 sowie darüber ein zweiter elektroakustischer
Wandler in Form eines Kalotten-Hochtonlautsprechers 2 angeordnet sind. In der
Deckfläche
43 des Gehäuses 4 ist wahlweise eine aktive oder passive schwingungsfähige Membran
3 angeordnet, deren Größe imwesentlichendieDeckfläche43 bestimmt, bzw. die so dimensioniert
ist, daß sie im wesentlichen die Deckfläche43 einnimmt.
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Neben dieser bevorzugten Ausführungsform kann die aktive oder passive
schwingungsfähige Membran 3 auch in einer anderen, an die vordere Gehäusewand 40
des Gehäuses 4 angrenzende Gehäusewand, d.h. in einer der Seitenwände 41, 42 bzw.
in der Grundfläche 44 angeordnet sein.
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Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Abstand zwischen
dem aktiven elektroakustischen Wandler 1 und der aktiven oder passiven schwingungsfähigen
Membran 3 in Abhängigkeit von der Größe des Gehäuses 4 möglichst groß gewählt wird,
wie dies in der Darstellung gemäß Fig. 1 angedeutet ist.
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die LautsprecheranordnunggemäßFig.
1 miteinerinderDeckfläche43des Gehäuses 4 angeordneten, passiv schwingungsfähigen
Membran 31. In dieser Darstellung entsprechen gleichen Bezugszeichen gleichen Teilen
wie in der perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 1.
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Nachstehend soll die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung
insbesondere unter Bezugnahme auf die Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 2 näher
erläutert werden.
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Die von der Rückseite des elektroakustischen Wandlers 1 abgestrahlten
tonfrequenten Schwingungen breiten sich im wesentlichen gleichförmig im Inneren
des Gehäuses 4 aus und führen dazu, daß die schwingungsfähige Membran 3 zu entsprechenden
Schwingungen angeregt wird. Die passiv schwingungsfähige Membran 3 wird nun ihrerseits
zu einer Schallquelle, deren von ihrer Rückseite abgestrahlten Schallwellen im Inneren
des Gehäuses 4 zu Überlagerungen mit den von der Rückseite des elektroakustischen
Wandlers 1 abgegebenen tonfrequenten Schwingungen führen. Da diese Überlagerungen
aber zu jedem Zeitpunkt an unterschiedlichen Stellen bzw. im Inneren des Gehäuses
4 in ständig wechselnder Form auftreten, können sich keine stehenden Wellen ausbilden,
mit der Folge, daß Resonanzerscheinungen bzw. Frequenzauslöschungen auftreten können.
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Aufgrund der Vermeidung stehender Wellen wiederum können die Abmessungen
des Gehäuses 4 der Lautsprecheranordnung sehr klein gewählt werden, was wiederum
dazu führt, daß Biegeschwingungen der Gehäusewände aufgrund der kompakten Abmessungen
vermieden werden.
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Anstelle einer passiven schwingungsfähigen Membran 31 kann auch eine
geeignete aktive, mit einer Phasenverzögerung gegenüber dem elektroakustischen Wandler
1 angesteuerte Membran 32-verwendet werden, wie dies in der Querschnittsdarstellung
gemäß Fig 3 angedeutet ist. Zu diesem Zweck wird die aktiv schwingungsfähige Membran
32 über ein Phasen- oder Zeitverzögerungsglied 5 von dem Lautsprechertreiber angesteuert,
der den elektroakustischen Wandler 1 direkt bzw. über eine entsprechende Frequenzweiche
ansteuert.
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Infolge der phasenverzögerten Ansteuerung der aktiven schwingungsfähigen
Membran 32 treten analog zu den physikalischen Verhältnissen bei der Anordnung gemäß
Fig. 2 im Inneren des Gehäuses 4 keine stehenden Wellen auf, so daß sowohl Resonanzerscheingungen
als auch Biegeschwingungen der Gehäusewände vermieden werden.
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Infolge der Vermeidung von Resonanzerscheinungen werden Verzerrungen
des Klangbildes vermieden, so daß beispielsweise im Aktivbetrieb der Lautsprecheranordnung
gemäß den Fig. 1 bis 3 keine Anhebung der tieferfrequenten Schwingungen erforderlich
ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung stellt sich die Lautsprecherbox mit
ihren geringen Abmessungen als vergleichbar mit sehr viel größeren Lautsprecherboxen
bzw. durch ihre geometrische Form sehr viel aufwendigeren Lautsprecherboxen dar.
Um einen ähnlichen Effekt zu erzielen, müßten zur Vermeidung stehender Wellen entsprechend
kugel- oder zylinderförmige bzw.
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fünf-eckförmige Lautsprecherboxen hergestellt werden, die jedoch neben
einem erheblichen Platzbedarf größere Herstellungsschwierigkeiten bereiten.
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Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf ein quaderförmiges Lautsprechergehäuse,
weil eine solche Gehäuseform einfach und kostensparend herstellbar ist.
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Sie kann jedoch auch auf andere Gehäuseformen angewandt werden wie
z.B. Tonnenform, Hexagonalform und Oktagonalform. Wesentlich ist nur, daß die passiv
oder aktiv schwingungsfähige Membran 3 in einer Gehäusewand angeordnet ist, die
rechtwinklig zu der Gehäusewand 40 mit dem akustischen Wandler 1 verläuft.
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Bei einem quaderförmigen Gehäuse ist dies die daran angrenzende Wand.
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