DE60208000T2

DE60208000T2 - Lautsprechersgehäuse und audiovisuelles gerät mit einer solchen gehäuse

Info

Publication number: DE60208000T2
Application number: DE60208000T
Authority: DE
Inventors: Gilles Bourgoin
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: ES2254640T3; US7111706B2; EP1368987B1; WO2002060217A1; JP3965120B2; CN1488231A; FR2819974A1; DE60208000D1; US20040055812A1; EP1368987A1; CN100518383C; JP2004538672A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Lautsprecherboxen und audiovisuelle Geräte, die eine solche Lautsprecherbox beinhalten.
Es ist bekannt eine Lautsprecherbox mit einer Reflexöffnung auszustatten, die mindestens einen elektro-akustischen Wandler, wie einen Lautsprecher, enthält und in ein Gehäuse eingebaut ist. Eine derartige Lautsprecherbox wird allgemein als Bassreflexbox bezeichnet oder offene Lautsprecherbox. Das aus dem Umfang des Gehäuses und dem Luftaustritt bestehende Gebilde reagiert auf die Schwingungserregung durch den Lautsprecher, so wie ein oszillierendes System (Helmholtzresonator), mit einer Resonanzfrequenz F_o, auch Resonanzfrequenz des Bassreflexgehäuses genannt. Die Frequenzwiedergabe der Bassreflexbox kann so an die gewünschte Verwendung angepasst werden.
Die Verwendung einer Bassreflexbox ist vorwiegend in Verbindung mit audio-visuellen Geräten bekannt, wie Fernsehgeräte, wie zum Beispiel im Gebrauchsmuster JP 63-183 788 beschrieben.
Ein Beispiel der Frequenzwiedergaben im Falle einer Box ohne Reflexöffnung (gepunkteter Strich) und mit Resonanzloch (durchgehender Strich) wird in der 1 gezeigt, wo deutlich die Resonanzspitze F_o im Fall der Box mit Reflexöffnung erscheint.
Die Patentanträge USA-5 659 155, FR-A-2 403 706 und DE-A-2 727 075 legen ebenfalls Lautsprecherboxen mit Reflexöffnung offen, gemäß dem Vorwort zum Anspruch 1. Diese Boxen beinhalten unterdessen keine Mittel zur Dämpfung der Resonanzfrequenz F_o.
Der Erfinder hat angemerkt, dass bei gewissen Anwendungen, besonders wenn man Lautsprecher mit harter Aufhängung (mit Schaumstoff oder beispielsweise mit Papier) benutzt, die Resonanzspitze zu stark ausgeprägt sein kann, während im Allgemeinen eine so flach wie mögliche Wiedergabe erwünscht ist.
Um die akustische Wiedergabe einer Bassreflexbox zu verbessern, schlägt der Erfinder vor, dass auch die Reflexöffnung Mittel zur Dämpfung der Resonanzfrequenz der Bassreflexbox beinhaltet.
Gemäß anderer vorteilhafter Eigenschaften,

– beinhaltet die Reflexöffnung mindestens eine biegsame Platte,
– beinhaltet die Reflexöffnung eine Platte deren mechanische Resonanzfrequenz nahe bei der Resonanz der Bassreflexbox liegt;
– beinhaltet das Reflexöffnung mindestens eine Platte deren mechanische Resonanzfrequenz gleich mit der Resonanzfrequenz der Bassreflexbox ist;
– beinhaltet die Reflexöffnung zwei biegsame Platten, die ein Reflexkanalvolumen definieren, das in eine Öffnung im Gehäuse führt.
– Ist der elektro-akustische Wandler ein Lautsprecher mit harter Aufhängung.

Die Erfindung schlägt auch ein audiovisuelles Gerät vor, das eine Anzeigevorrichtung und ein derartiges Gehäuse beinhaltet.
Die folgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht bei denen:

– Die 1 die Wiedergabefrequenzen bekannter Systeme zeigt, die bereits oben erklärt wurden;
– Die 2 eine Lautsprecherbox darstellt, die in Übereinstimmung mit den Lehren der Erfindung erstellt ist;
– Die 3 die Wiedergabefrequenz der Lautsprecherbox der 2 im Vergleich mit den Wiedergabefrequenzen der 1 darstellt.

Die in der 2 dargestellte Lautsprecherbox beinhaltet vier Lautsprecher 4, die auf der Vorderseite 6 eines quaderförmigen Gehäuses 8 angebracht sind und dessen Wände aus Holz hergestellt sind. Die Lautsprecher sind in einer Linie auf der Vorderwand 6 des Gehäuses entlang einer Hauptrichtung Y eingebaut. Das Gehäuse besitzt eine obere Wand 10 und eine untere Wand 12 die parallel zueinander liegen und jede im rechten Winkel zur Richtung Y steht. Das Gehäuse hat auch eine Rückwand 7 parallel zur Vorderwand und zwei Seitenwände 14.
Die Lautsprecher sind vom Typ Odyssey 1 mit Schaumstoffaufhängung.
Die Abmessungen des Gehäuses 8 betragen für das untersuchte Modell: Höhe 250 mm (zwischen oberer Wand 10 und unterer Wand 12); Breite 43 mm (zwischen Seitenwänden 14); Tiefe 55 mm (zwischen Vorderwand 6 und Rückwand 7).
Das Gehäuse 2 beinhaltet auch eine Reflexöffnung 16, die aus einer rechteckigen Öffnung 18 in der Vorderwand 6 besteht, sowie einer obere Platte 20 und einer unteren Platte 22 parallel zu der oberen Wand 10 und der unteren Wand 12. Die Öffnung muss nicht zwangsläufig rechteckig sein, sie könnte in einer Abart auch länglich sein.
Die untere Platte 22 und obere Platte 20 erstrecken sich nicht über die ganze Tiefe des Gehäuses 8 (das bedeutet, dass ihre Oberfläche kleiner als die der unteren Wand 12 und der oberen Wand 10 ist). Im Beispiel erstrecken sie sich über 40 mm. Es ist klar, dass in einer anderen Ausführungsart die Platten untereinander aus unterschiedlichen Längen bestehen können. Sie müssen übrigens auch nicht rechteckig sein und auch nicht vollkommen eben sein. Die untere Platte 22 und die obere Platte 20 liegen 5 mm auseinander und bestimmen so zueinander ein Reflexöffnungsvolumen, das sich einerseits vom Gehäuse 8 durch die Öffnung 18 nach aussen bewegt und andererseits in das Gehäuse hinein wirkt.
Die untere Platte 22 und die obere Platte 20 erstrecken sich über die ganze Breite der Vorderseite so, dass das Reflexöffnungsvolumen auch durch die Seitenwände 14 eingegrenzt ist.
Ein solches Gebilde stellt eine Bassreflexbox 2 mit einer Resonanzfrequenz F_o von 155 Hz dar.
Die untere Platte 22 und die obere Platte 20 haben beide eine geringere Steifigkeit als die Schallwand des Gehäuses 8. Im untersuchten Beispiel sind die Platten 20, 22 aus PS-HI (Polystyrol) mit einer Dicke von 0,17 mm hergestellt.
Diese Platten 20, 22 verhalten sich wie biegsame vibrierende Platten und sind so konzipiert, dass ihre mechanische Resonanzfrequenz F_M nahe bei der Resonanzfrequenz F_o der Bassreflexbox liegt. Im Beispiel haben die Platten 20 und 22 eine mechanische Resonanzfrequenz F_M von 153 Hz.
Zur Charakterisierung der Biegsamkeit einer rechteckigen Platte betrachtet man die Frequenz der Eigenschwingungsform der an ihren 4 Seiten eingerahmten, Platte, die Frequenz ergibt sich aus der folgenden theoretischen Gleichung:
wobei D der Steifigkeitsfaktor der definierten Platte ist, wie folgt;
h Stärke der Platte, a und b die Seitenabmessungen des Rechtecks der Platte; ρ die Volumenmasse, E der Elastizitätsmodul (Young modulus) und μ der Querkontraktionskoeffizient (Poissonkoeffizient) des Werkstoffes. Im Falle des
PS – HI, E = 2,1. 10⁹ N.m^–2, μ = 0,3, ρ = 1050kg.m^–3
Bei der in Betracht gezogenen Anwendung (Lautsprecherbox, vorwiegend für Anzeigevorrichtungen), berücksichtigt man, dass die Platte biegsam ist für Frequenzwerte der Eigenschwingungsform F_v unter 800 Hz, vorzugsweise unter 500 Hz. Im hier beschriebenen Beispiel F_v = 243 Hz.
Wählt man die mechanische Resonanz F_M nahe bei der (vorzugsweise praktisch gleich der) Resonanzfrequenz der Bassreflexbox, bewirken die Platten 20, 22 eine Dämpfung und begrenzen den Einfluss der Reflexöffnung um den Bereich der Resonanzfrequenz F₀ herum der Bassreflexbox, ohne dabei deren Wert zu verändern, indem ein Teil der Vibrationen absorbiert wird deren Frequenz nahe bei der mechanischen Resonanzfrequenz F_M liegt.
Wie man gut in der 3 sehen kann, besitzt die Bassreflexbox 2 eine akustische Frequenzwiedergabe (dicker, durchgehender Strich) die im Bassbereich im Verhältnis zu einer Box ohne Reflexöffnung (gepunkteter Strich) verbessert ist, ohne überhaupt eine ausgeprägte Resonanzspitze einer herkömmlichen Bassreflexbox zu zeigen (durchgehender, feiner Strich).
Als Variante kann alleine eine der Platten mit einer geringeren Steifigkeit als die Schallwand des Gehäuses 8 realisiert werden, wobei beispielsweise die andere Platte auf die gleiche Weise wie die Schallwand des Gehäuses hergestellt wird. Die Dimensionierung der Platte mit der geringeren Steifigkeit wird also so konzipiert, dass die Reflexöffnung ein mechanisches System darstellt, mit einer Resonanzfrequenz F_M nahe bei der Resonanzfrequenz F_o der Bassreflexbox und somit auch ein Mittel zur Dämpfung um den Bereich der Resonanzfrequenz der Bassreflexbox herum schafft, insbesondere also auf der Resonanzfrequenz der Bassreflexbox.
Im oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die mechanische Resonanzfrequenz sehr nahe (fast gleich mit) der Resonanzfrequenz der Bassreflexbox. Es ist unterdessen wichtig festzustellen, dass die Erfindung überhaupt nicht auf diese genauen Fälle begrenzt ist, sondern sie besteht darin, Mittel zur Dämpfung vorzusehen, die hauptsächlich die Resonanzfrequenz der Bassreflexbox abdecken.
Um die Nähe der beiden Frequenzen zu bestimmen, kann man sich auf herkömmliche Kriterien beziehen: die Abrissfrequenz bei –3dB kann als nahe zur Resonanzfrequenz betrachtet werden.

Claims

Lautsprecherbox (2) mit einem Gehäuse (8) in dem mindestens ein elektro-akustischer Wandler (4) eingebaut ist und eine Reflexöffnung (16), die mit dem Gehäuse (8) zusammen ein Bassreflexsystem bildet mit einer bestimmten Resonanzfrequenz der Bassreflexbox (F_o), dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexöffnung (16) Mittel zur Dämpfung (20; 22) für die Resonanzfrequenz der Bassreflexbox (F_o) beinhaltet.
Lautsprecherbox nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexöffnung (16) mindestens eine biegsame Platte (20; 22) beinhaltet.
Lautsprecherbox nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexöffnung (16) mindestens eine biegsame Platte (20; 22) beinhaltet, deren mechanische Resonanzfrequenz (F_M) nahe der Resonanzfrequenz der Bassreflexbox (F_o) liegt.
Lautsprecherbox nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexöffnung (16) mindestens eine biegsame Platte (20; 22) beinhaltet, deren mechanische Resonanzfrequenz (F_M) praktisch der Resonanzfrequenz der Bassreflexbox (F_o) entspricht.
Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexöffnung (16) zwei biegsame Platten (20; 22) beinhaltet, die ein Resonanzvolumen, das aus einer Öffnung (18) des Gehäuses (8) austritt, bestimmen.
Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der elektro-akustische Wandler ein Lautsprecher (4) mit harter Aufhängung ist.
Audiovisuelles Gerät dadurch gekennzeichnet, dass es eine Anzeigevorrichtung und eine Lautsprecherbox (2) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 beinhaltet.