EP1142445A2 - Tiefton-membranlautsprecher - Google Patents

Tiefton-membranlautsprecher

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Publication number
EP1142445A2
EP1142445A2 EP99967891A EP99967891A EP1142445A2 EP 1142445 A2 EP1142445 A2 EP 1142445A2 EP 99967891 A EP99967891 A EP 99967891A EP 99967891 A EP99967891 A EP 99967891A EP 1142445 A2 EP1142445 A2 EP 1142445A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
low
frequency
opening
frequency diaphragm
volume
Prior art date
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Granted
Application number
EP99967891A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1142445B1 (de
Inventor
Norbert Schäfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zuern Joachim
Original Assignee
Zuern Joachim
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zuern Joachim filed Critical Zuern Joachim
Publication of EP1142445A2 publication Critical patent/EP1142445A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1142445B1 publication Critical patent/EP1142445B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2807—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
    • H04R1/2815—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements of the bass reflex type
    • H04R1/2819—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements of the bass reflex type for loudspeaker transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms

Definitions

  • the invention relates to a low-frequency diaphragm speaker for converting electrical into acoustic signals.
  • the invention relates to a low-frequency diaphragm loudspeaker with a transducer from electrical to mechanical vibrations connected to a diaphragm which converts the mechanical vibrations into sound.
  • the housing is a closed, airtight box, with the help of which the rear-emitted wavefront the membrane is prevented from coinciding with that emitted on the front of the membrane.
  • the air in the enclosure slows the forward and backward movement of the diaphragm, which increases the resonance frequency of the speaker system.
  • Frequencies ie in the low frequency range, can only be generated with large membranes, because only with these it is possible to produce low tones.
  • the large membrane is installed in a relatively small housing, low tones will not emitted because the air cushion on the back of the membrane slows down the movement of the membrane.
  • the housing of the low-frequency diaphragm loudspeaker must be chosen to be very large.
  • loudspeakers are sold in the consumer sector and used by end users, the maximum size of the loudspeakers is limited.
  • Another known low-frequency diaphragm loudspeaker has a loudspeaker base body which is surrounded by a closed housing which contains pressure equalization openings on its rear side (DE 19601217 Cl, EP-0456416 A2). These openings reduce the air cushion stiffness of the membrane and facilitate the membrane work through pressure equalization, so that the housing can be chosen a little smaller for a good reproduction than when completely closed
  • the sound emitted at the back of the diaphragm is not eliminated, but rather made partially usable.
  • a precisely defined opening in the housing connected to tunnels or channels or a passive membrane lets the rear sound outwards.
  • the opening acts as a pure pressure compensation opening or in certain frequency ranges as a sound amplifier.
  • the rear sound no longer extinguishes the front sound in certain frequency ranges, but amplifies it.
  • This cavity resonance can be influenced by changing the housing volume or the sound-permeable opening or the passive membrane.
  • the rear sound comes out to the outside and, together with the sound from the front of the membrane, results in high sound radiation.
  • the amplifier and the restoring force of the membrane act in the same direction. As a result, the area around the resonance frequency is reproduced very loudly.
  • the resonance frequency of the well-known low-frequency diaphragm loudspeakers lies in the working range of the loudspeaker, and thus between 15 Hz and 200 Hz. A lifelike reproduction of sounds in the range of the resonance frequency is therefore not possible without additional means.
  • attempts are made to monitor this resonance range using complex electronic aids. Sensors and circuits are used that recognize and report the position of the membrane, so that the volume of the resonance frequency range can be regulated with suitable electronic control circuits.
  • Known sensors are capacitive or inductive
  • Displacement sensors or light barriers into which, for example, a wedge attached to the membrane is immersed are Displacement sensors or light barriers into which, for example, a wedge attached to the membrane is immersed.
  • a disadvantage of conventional low-frequency diaphragm loudspeakers has been the fact that complex amplifier technology is required to control the loudspeaker. Seen from the amplifier, these form a very strong inductive impedance with active and reactive components. As a result, the impedance fluctuates between approx. 2 and 80 ⁇ over the playback range. In addition, the
  • Loudspeaker as a voltage generator that outputs counter voltages to the amplifier, which act in phase opposition to the voltage of the amplifier. For this reason, an electronically very complex technology is necessary for the amplifier to Approximately compensate for voltage and resistance fluctuations from the loudspeaker.
  • the object of the invention is to provide the best possible low-frequency diaphragm speaker.
  • the solution to this problem is to design the low-frequency diaphragm loudspeaker mentioned at the outset in such a way that the rear sound is converted through a very small opening in the base body of the loudspeaker into non-disturbing, for example around 100 times quieter noise. Furthermore, according to the invention, the base body or the housing of the loudspeaker is kept small in order to set the resonance frequency accordingly high.
  • the low-frequency diaphragm loudspeaker according to the invention has the advantage that the tones of the low-frequency range, particularly between 30 Hz and the lower hearing limit of 16 Hz, are not canceled out, but are reproduced as pure sinusoidal tones. Since the resonance frequency is completely outside the working range of the loudspeaker, volume distortion, as is unavoidable in the prior art in the range of the resonance frequency, is excluded. The resonance frequency in the range of the mid-range or high range makes it possible to transmit the entire low range in accordance with the feeding electrical signal with virtually no errors.
  • the basic body which acts as a very small housing, reduces the air cushion size on the back of the membrane. This advantageously increases the resonance frequency of the system. It is particularly favorable to choose the size of the base body so that the resonance frequency is still in the transmission range of the system, but above the working range lies. It is also advantageous to supply the sound from the rear of the membrane directly to the small opening in the base body or in the housing, which acts as a very small membrane in relation to the membrane emitting useful sound. The sound pressure of the membrane that emits the desired useful sound with a small stroke is transformed into noise at the small, rear opening, which emerges from the opening with a large stroke and high movement speed and is noticeable as an acoustically non-disturbing air flow.
  • the volume of this air emerging at the opening is approximately 100 times lower than the volume of the useful sound of the membrane. It has also proven to be particularly favorable to choose the depth of the opening so small that there is no air volume or only a negligibly small volume which does not oppose the sound pressure present at the opening to any appreciable air resistance. In order to generate harmonic waves, it has proven to be particularly advantageous to determine a minimum cross section for the area reduction opening.
  • the low-frequency diaphragm loudspeaker according to the invention in which the resonance frequency is removed from the working range, advantageously means that monitoring of the resonance range is not necessary. This eliminates the need for complex electronic monitoring circuits.
  • the low-frequency diaphragm loudspeaker according to the invention is characterized in that it represents a linear impedance for the preceding amplifier over the entire working range without any significant deviation.
  • the amplification is real, almost without imaginary part, because the impedance of the coil only affects above the working range, ie the loudspeaker provides the amplifier approximately a purely resistive load. This makes a considerably simplified amplifier technology possible, since an electronically very complex technology for compensating for voltage and resistance fluctuations can be omitted.
  • an open base body is used, which is inserted into a small housing.
  • the opening is integrated in the housing.
  • the operation of this embodiment of the low-frequency diaphragm speaker otherwise corresponds to that mentioned above.
  • the opening can be formed by a cutting gap.
  • the cutting edge is preferably made of metal, but can also be made of an easily manufactured plastic injection molded part or of other suitable materials and is attached to the housing e.g. connected by screwing, jamming, etc. It is particularly advantageous that, if necessary, a fine adjustment after the
  • the cutting edge makes it possible to keep the depth of the opening desirably small.
  • the opening can be formed in a thin-walled perforated plate, for example, as a hole or slot.
  • a further embodiment of the low-frequency diaphragm loudspeaker provides for this opening to be provided as an opening in the housing or base body that tapers from the inside outwards in a conical or step-like manner, which has a large area on the inside of the housing and outwards in an opening with a very small size Area opens.
  • the efficiency of the low-frequency diaphragm loudspeaker can be adjusted with a layer of insulation in front of the rear wall of the loudspeaker.
  • the loudspeaker can be manufactured in a particularly simple manner in terms of production technology if the housing is closed at the end of the assembly with an angle piece with a leg which ends in a cutting shape and which avoids the opening.
  • the insulation layer can fill the entire rear area in the housing before opening. However, it is also possible to arrange insulation material in front of the opening and / or on the rear wall of the housing.
  • FIG. 1 is a sectional drawing through a first embodiment of a low-frequency diaphragm speaker according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a second embodiment of the invention, with a block of eight assembled low-frequency membrane speakers according to FIG. 1, 3 shows a representation similar to that of FIG. 1 for a further embodiment of a low-frequency diaphragm loudspeaker according to the invention,
  • Fig. 4 is a sectional view through the existing in the housing of FIG. 3 and
  • FIG. 5 is a view of the opening of FIG. 2, 3rd
  • the low-frequency diaphragm loudspeaker 1 has a housing-like base body 2 and a plate membrane 3, which is suspended on the front side and is very flexible, and which can be operated with an oscillation drive 4 located on its rear side.
  • a permanent magnet 6 is provided on the back of the base plate 5, completely without contact with it.
  • a ring-shaped or rectangular jacket 8 is arranged as a magnetic flux conductor around the magnet 6.
  • a housing 10 is fastened to the base plate 5 with connecting parts 9, 16 in such a way that its front edges 11 terminate in a plane with the front side 12 of the plate membrane 3 or protrude slightly beyond it.
  • the housing side walls 14, 15 together with the rear wall 13 of the loudspeaker enclose a relatively small volume 25.
  • the side wall 15 is shortened towards the rear relative to the other three sides 14.
  • On the shortened side wall 15 is connected to the U-shaped connecting part 16, with which the side wall 15 is attached to the base plate 5 on the one side, on the other side, a partition wall 17, which in a large area of the housing 10, in the of volume 25 occupies the interior.
  • a space 18 between the partition 17 and the rear wall 13 of the loudspeaker is filled with insulating material 26.
  • this space 18 is in a suitable manner, e.g. by gluing, an elbow 20 with one of its two legs 21 attached to the rear wall 13.
  • the second leg 22 of the angle piece 20 closes the housing 10 except for a small gap 23 which forms an opening, the leg 22 running out on its inside toward the opening 23 in a long, flat bevel 24.
  • the low-frequency diaphragm loudspeaker 1.2 which is composed of eight loudspeakers according to FIG. 1 in one block.
  • the upper side wall 14 and the side wall 15.2 can be seen from its base body 10.2.
  • the side wall 15.2 is composed of eight side walls 15 according to FIG. 1.
  • Eight slots 23 are present in the side wall 15.2 in accordance with the number of individual loudspeakers 1.
  • the low-frequency diaphragm speaker 1.2 has a height 27 of 1692 mm (millimeters), a width 28 of 222 mm and a depth 29 of preferably between 30 and 100 mm, in the present case 70 mm.
  • the membrane area is 97% (percent) of the front of the low-frequency membrane speaker 1.2.
  • This front of the speaker which is the baffle of the speaker, is made from 100% speaker chassis.
  • insulating material 26.3 is arranged only in front of the slit-shaped opening 23.3 which tapers outwards in steps. Insulation material 26 respectively
  • the opening 23.3 has a length 30 of a little less than 210 mm.
  • the system dimension 31 of the individual loudspeaker 1 is 210 mm in the loudspeaker 1.2 assembled to a block of eight loudspeakers. In this way, the individual slot-shaped openings 23.3 do not touch each other.
  • the inner width 32 of the stepped opening 23.3 is 18 mm in the present example.
  • the front width 34 of this opening 23.3 which is visible from the outside, is between 5 and 15 mm, in the present example 8 mm.
  • the front step thickness 36 is 2 mm.
  • the side wall 15.3 has an overall thickness 38 of 5 mm. Such a thin side wall made of aluminum in the present example case is possible with the low-frequency diaphragm loudspeaker 1, 1.2, 1.3, since the natural resonance frequencies are above the working frequencies of the low-frequency loudspeaker.

Description

BESCHREIBUNG
Tiefton-Membranlautsprecher
Die Erfindung betrifft einen Tiefton-Membranlautsprecher zur Umwandlung von elektrischen in akustische Signale.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Tiefton- Membranlautsprecher mit einem Wandler von elektrischen in mechanische Schwingungen verbunden mit einer Membran, welche die mechanischen Schwingungen in Schall umwandelt.
Bei einem bekannten, in der Praxis häufig verwendeten Tiefton-Membran-Lautsprecher mit einem Erzeuger von elektro- magnetischen Schwingungen verbunden mit einer Membran, welche die elektromagnetischen Schwingungen in Schall umwandelt, ist das Gehäuse ein geschlossener luftdichter Kasten, mit dessen Hilfe die rückwärtig abgestrahlte Wellenfront der Membran daran gehindert wird, mit der an der Frontseite der Membran abgestrahlten zusammentreffen. Bei diesen geschlossenen Gehäusen bremst die Luft im Gehäuse die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Membran, dadurch erhöht sich die Resonanzfrequenz des Lautsprechersystems. Je kleiner das Luftvolumen eines geschlossenen Gehäuses ist, desto höher ist die Federwirkung der eingeschlossenen Luft und damit die Resonanzfrequenz.
Ungünstig an den bekannten Tiefton-Membranlautsprechern ist, dass ein guter Klang bzw. eine gute Wiedergabe über einen großen Frequenzbereich und vor allem im Bereich sehr kleiner
Frequenzen, d.h. im Tieftonbereich, nur mit großen Membranen erzeugbar ist, denn nur mit diesen ist es möglich, tiefe Töne zu produzieren. Wird die große Membran jedoch in ein relativ kleines Gehäuse eingebaut, werden tiefe Töne nicht abgestrahlt, weil das Luftpolster auf der Rückseite der Membran die Bewegung der Membran bremst. Aus diesem Grund muss das Gehäuse des Tiefton-Membranlautsprechers sehr großvolumig gewählt werden. Werden Lautsprecher im Konsumbereich verkauft und beim Endverbraucher eingesetzt, ist die maximale Größe der Lautsprecher jedoch begrenzt.
Ein anderer bekannter Tiefton-Membranlautsprecher besitzt einen Lautsprecher-Grundkörper, der von einem geschlossenen Gehäuse umgeben ist, welches auf seiner Rückseite Druckausgleichsöffnungen enthält (DE 19601217 Cl, EP-0456416 A2 ) . Diese Öffnungen verringern die Luftpolstersteife der Membran und erleichtern durch den Druckausgleich die Membranarbeit, so dass für eine gute Wiedergabe die Gehäuse etwas kleiner gewählt werden können, als bei vollständig geschlossenen
Gehäusen. Allerdings werden bei diesen Tiefton-Membranlaut- sprechern tiefe Töne nicht abgestrahlt, da die Öffnung im Bereich der tiefen Frequenzen dem rückwärtigen Schall einen zu geringen Luftwiderstand entgegensetzt. Aus diesem Grunde arbeitet das System im unteren Frequenzbereich, als wäre kein Gehäuse vorhanden, d.h. der rückwärtige Schall löscht den Schall auf der Vorderseite der Membran im Bereich dieser tiefen Töne aus.
Bei einem weiteren bekannten Tiefton-Membranlautsprecher wird der an der Rückseite der Membran abgestrahlte Schall nicht eliminiert, sondern teilweise nutzbar gemacht. Eine genau definierte Öffnung im Gehäuse verbunden mit Tunneln oder Kanälen oder einer Passivmembran lässt den rückwärtigen Schall nach außen. Die Öffnung wirkt als reine Druckausgleichsöffnung oder in bestimmten Frequenzbereichen als Schallverstärker. Der rückwärtige Schall löscht den vorderseitigen Schall in bestimmten Frequenzbereichen nicht mehr aus, sondern verstärkt denselben. In diesem Fall wird der Effekt genutzt, dass nicht nur schwingfähige Gegenstände, sondern auch luftgefüllte Hohlräume eine Resonanz haben. Durch eine Veränderung des Gehäusevolumens oder der schalldurchlässigen Öffnung bzw. der Passivmembran lässt sich diese Hohlraumresonanz beeinflussen. Der rückwärtige Schall gelangt verstärkt nach außen und ergibt zusammen mit dem Schall von der Vorderseite der Membran eine hohe Schallabstrahlung.
Bei diesen Tiefton-Membranlautsprechern wird eine optimale Wirkung allerdings nur dann erzielt, wenn Gehäusevolumen, die Resonanzfrequenz der Membran im Gehäuse und die Abmessungen der Reflexöffnung bzw. der Passivmembran sehr genau aufeinander abgestimmt sind. Darüber bleibt nachteilig vorhanden, dass auch bei diesen Tiefton-Membranlautsprechern tiefe Töne nicht abgestrahlt werden können, da die Öffnung im Bereich der tiefen Frequenzen dem rückwärtigen Schall keinen oder nur einen geringen Luftwiderstand entgegensetzt. Dies führt wiederum dazu, dass die den tiefen Frequenzen entsprechenden Druckwellen der Luft ungehindert durch die Öffnung treten können. Aus diesem Grunde arbeitet dieses System im unteren Frequenzbereich, als wäre kein Gehäuse vorhanden, d.h. der hinter der Membran entstehende, rückwärtige Schall löscht den vor der Membran entstehenden Schall im Bereich dieser tiefen Töne aus.
Musik bzw. Töne allgemein sind ein Gemisch aus verschiedenen Frequenzen. Es wird daher mit jedem Lautsprecher eine möglichst naturgetreue Wiedergabe dieser Töne angestrebt. Voraussetzung hierfür ist, dass alle momentan gespielten
Frequenzen rein sinusförmig und in der richtigen Lautstärke wiedergegeben werden . Bekannte Tiefton-Membranlautsprecher sind besonders effizient in ihrem Resonanzbereich. Im Resonanzfall sind die Schwingungen des Verstärkers, d.h. die Schwingungen des erzwingenden Systems und die Schwingungen der Spule und damit der Membran bei normalem Hub gleichphasig. Der
Verstärker und die Rückstellkraft der Membran wirken in die gleiche Richtung. Der Bereich um die Resonanzfrequenz wird infolgedessen sehr laut wiedergegeben. Die Resonanzfrequenz der bekannten Tiefton-Membranlautsprecher liegt im Arbeitsbereich des Lautsprechers, und damit zwischen 15 Hz und 200 Hz. Eine naturgetreue Wiedergabe von Tönen im Bereich der Resonanzfrequenz ist ohne zusätzliche Mittel damit nicht möglich. Um den Resonanzbereich zu kontrollieren, wird bekanntermaßen versucht , diesen Resonanzbereich mit aufwendigen elektronischen Hilfsmitteln zu überwachen. Zum Einsatz kommen Sensoren und Schaltungen, die die Lage der Membran erkennen und rückmelden, so dass mit geeigneten elektronischen Steuerschaltungen die Lautstärke des Resonanzfrequenzbereichs geregelt werden kann. Bekannte Sensoren sind kapazitive oder induktive
Wegaufnehmer oder Lichtschranken, in die zum Beispiel ein an der Membran angebrachter Keil eintaucht.
Als nachteilig hat sich bei herkömmlichen Tiefton- Membranlautsprechern herausgestellt, dass eine aufwendige Verstärkertechnik notwendig ist, um den Lautsprecher anzusteuern. Vom Verstärker her gesehen bilden diese eine sehr stark induktive Impedanz mit Wirk- und Blindanteil. Dadurch schwankt die Impedanz über den Wiedergabebereich zwischen ca. 2 und 80 Ω. Darüber hinaus wirkt der
Lautsprecher als Spannungsgenerator, der Gegenspannungen an den Verstärker abgibt, die gegenphasig zur Spannung des Verstärkers wirken. Aus diesem Grund ist für den Verstärker eine elektronisch sehr aufwendige Technik notwendig, um die Spannungs- und Widerstandsschwankungen vom Lautsprecher annähernd zu kompensieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst guten Tiefton- Membranlautsprecher anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, den eingangs aufgeführten Tiefton-Membranlautsprecher derart auszubilden, dass der rückwärtige Schall durch eine sehr kleine Öffnung im Grundkörper des Lautsprechers in nicht störenden, beispielsweise etwa um den Faktor 100 leiseren Störschall überführt wird. Ferner wird erfindungsgemäß der Grundkörper beziehungsweise das Gehäuse des Lautsprechers klein gehalten, um die Resonanzfrequenz entsprechend hoch anzusiedeln.
Der erfindungsgemäße Tiefton-Membranlautsprecher gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass die Töne des Tiefton- bereiches besonders zwischen 30 Hz und der unteren Hörgrenze von 16 Hz nicht ausgelöscht, sondern als reine sinusförmige Töne wiedergegeben werden. Da die Resonanzfrequenz vollständig außerhalb des Arbeitsbereichs des Lautsprechers liegt, ist eine Lautstärkeverzerrung, wie sie im Stand der Technik im Bereich der Resonanzfrequenz unvermeidbar ist, ausgeschlossen. Die im Bereich des Mitteltons oder Hochtons befindliche Resonanzfrequenz ermöglicht es, den gesamten Tieftonbereich entsprechend dem speisenden elektrischen Signal nahezu fehlerfrei zu übertragen.
Der als sehr kleines Gehäuse wirkende Grundkörper verringert die Luftpolstergröße auf der Rückseite der Membran. Dadurch wird vorteilhaft die Resonanzfrequenz des Systems erhöht. Besonders günstig ist es, die Größe des Grundkörpers so zu wählen, dass die Resonanzfrequenz zwar noch im Übertragungs- bereich des Systems, jedoch oberhalb des Arbeitsbereichs liegt. Vorteilhaft ist ferner den Schall von der Rückseite der Membran unmittelbar der kleinen Öffnung im Grundkörper beziehungsweise im Gehäuse zuzuführen, die im Verhältnis zur Nutzschall abgebenden Membran als sehr kleine Membran wirkt. So wird der Schalldruck der mit kleinem Hub den gewünschten Nutzschall abgebenden Membran an der kleinen, rückwärtigen Öffnung in Störschall transformiert, der mit großem Hub und großer Bewegungsgeschwindigkeit aus der Öffnung austritt und sich als akustisch nicht störende Luftströmung bemerkbar macht. Es wurde gefunden, dass die Lautstärke dieser an der Öffnung austretenden Luft ca. um den Faktor 100 gegenüber der Lautstärke des Nutzschalls der Membran kleiner ist. Als besonders günstig hat sich ferner erwiesen, die Tiefe der Öffnung so klein zu wählen, dass darin kein oder nur ein vernachlässigbar kleines Luftvolumen vorhanden ist, das dem an der Öffnung anliegenden Schalldruck keinen nennenswerten Luftwiderstand entgegensetzt. Um harmonische Wellen zu erzeugen hat es sich als besonders günstig erwiesen, für die Flächenreduzieröffnung einen Mindestquerschnitt zu bestimmen.
Durch den erfindungsgemäßen Tiefton-Membranlautsprecher , bei dem die Resonanzfrequenz aus dem Arbeitsbereich herausgenommen ist, ist vorteilhafterweise eine Überwachung des Resonanzbereichs nicht erforderlich. Aufwendige elektronische ÜberwachungsSchaltungen können dadurch entfallen.
Ferner ist der erfindungsgemäße Tiefton-Membranlautsprecher dadurch gekennzeichnet, dass er für den vorgeschalteten Verstärker über den gesamten Arbeitsbereich eine lineare Impedanz ohne nennenswerte Abweichung darstellt. Die Verstärkung ist real, fast ohne Imaginäranteil, da sich die Impedanz der Spule erst oberhalb des Arbeitsbereichs auswirkt, d.h. der Lautsprecher stellt für den Verstärker annähernd eine rein ohmsche Last dar. Hierdurch ist eine wesentlich vereinfachte Verstärkertechnik möglich, da eine elektronisch sehr aufwendige Technik zur Kompensation von Spannungs- und Widerstandsschwankungen entfallen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Tiefton- Membranlautsprechers wird ein offener Grundkörper eingesetzt, der in ein kleines Gehäuse eingesetzt ist. In diesem Fall ist die Öffnung in das Gehäuse integriert. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform des Tiefton- Membranlautsprechers entspricht ansonsten der oben genannten. Um die konstruktive Gestaltung des Tiefton- Membranlautsprechers mit Gehäuse zu vereinfachen, kann die Öffnung durch einen Schneidenspalt ausgebildet sein. Die Schneide besteht vorzugsweise aus Metall, kann jedoch auch ein einfach zu fertigendes Kunststoffspritzteil oder aus anderen geeigneten Werkstoffen hergestellt sein und wird mit dem Gehäuse z.B. durch Verschrauben, Verklemmen usw. verbunden. Besonders vorteilhaft ist es, dass durch diese Ausbildung gegebenenfalls eine Feinjustierung nach dem
Zusammenbau des Tiefton-Membranlautsprechers möglich ist. Die Schneide ermöglicht es, die Tiefe der Öffnung wünschenswert klein zu halten.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Öffnung in einem beispielsweise dünnwandigen Lochblech als beispielsweise Loch oder Schlitz ausgebildet sein.
Ferner sieht eine weitere Ausgestaltung des Tiefton- Membranlautsprechers vor, diese Öffnung als konisch oder stufenförmig von innen nach außen sich verkleinernde Öffnung im Gehäuse oder Grundkörper vorzusehen, die an der Innenseite des Gehäuses eine große Fläche hat und nach außen hin in einer Öffnung mit sehr kleiner Fläche mündet. Der Wirkungsgrad des Tiefton-Membranlautsprechers kann mit einer Dämmstoffschicht vor der Rückwand des Lautsprechers eingestellt werden. Der Lautsprecher kann fertigungstechnisch besonders einfach hergestellt werden, wenn das Gehäuse am Schluss der Montage mit einem Winkelstück mit einem schneidenförmig endenden Schenkel verschlossen wird, der die Öffnung ausspart. Die Dämmstoffschicht kann den gesamten rückwärtigen Bereich im Gehäuse vor der Öffnung ausfüllen. Es ist allerdings auch möglich, Dämm-Material vor der Öffnung und/oder an der Rückwand des Gehäuses anzuordnen .
Um den Wirkungsgrad des Tiefton-Membranlautsprechers zu erhöhen, hat es sich ferner als günstig erwiesen, die Membranfläche des Lautsprechers zu vergrößern. Es wurde gefunden, dass dies konstruktiv am vorteilhaftesten dadurch erreicht wird, dass mehrere Lautsprecher und damit mehrere Membranen zu einem Block zusammengeschaltet werden. Ein Ausführungsbeispiel dafür ist in der Zeichnung angegeben.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittzeichnung durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tiefton-Membranlautsprechers nach der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, mit einem Block aus acht zusammengebauten Tiefton-Membranlautsprechern nach Fig. 1, Fig. 3 eine Darstellung ähnlich der von Fig. 1 für eine weitere Ausführungsform eines Tiefton-Membranlautsprechers nach der Erfindung,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch die im Gehäuse nach Fig. 3 vorhandene Öffnung und
Fig. 5 eine Ansicht der Öffnung nach Fig. 2, 3.
Der Tiefton-Membranlautsprecher 1 weist einen gehäuseartigen Grundkörper 2 und eine an dessen Vorderseite liegende, sehr biegeweich aufgehängte Plattenmembran 3 auf, die mit einem an ihrer Rückseite liegenden Schwingungsantrieb 4 zu betreiben ist. An der Rückseite der Grundplatte 5, gegenüber dieser, vollständig berührungsfrei, ist ein Permanentmagnet 6 vorgesehen. An der Rückseite des Permanentmagneten 6 ist eine Bodenplatte 7 befestigt, deren Umfang größer ist als der Außenumfang des Permanentmagneten 6. Zwischen der vorstehenden Bodenplatte 7 und der Grundplatte 5 ist als Magnetflussleiter um den Magneten 6 ein ring- oder rechteck- förmiger Mantel 8 angeordnet. An der Grundplatte 5 ist mit Anschlussteilen 9, 16 ein Gehäuse 10 derart befestigt, dass seine Vorderkanten 11 in einer Ebene mit der Vorderseite 12 der Plattenmembran 3 abschließen bzw. etwas darüber hinausragen.
Auf der Rückseite des Lautsprechers schließen die Gehäuseseitenwände 14, 15 zusammen mit der Rückwand 13 des Lautsprechers ein relativ kleines Volumen 25 ein. Dabei ist die Seitenwand 15 gegenüber den drei anderen Seiten 14 nach hinten verkürzt. An der verkürzten Seitenwand 15 ist mit dem U-förmigen Anschlussteil 16, mit dem auf der einen Seite die Seitenwand 15 an der Grundplatte 5 befestigt ist, auf der anderen Seite eine Trennwand 17 verbunden, die in einen großen Bereich des Gehäuses 10, in den vom Volumen 25 eingenommenen Innenraum hineinragt. Ein Raum 18 zwischen der Trennwand 17 und der Rückwand 13 des Lautsprechers ist mit Dämmstoff 26 gefüllt.
Am nach außen offenen Ende 19 dieses Raumbereichs 18 ist in geeigneter Weise, z.B. durch Kleben, ein Winkelstück 20 mit einem seiner beiden Schenkel 21 an der Rückwand 13 befestigt. Der zweite Schenkel 22 des Winkelstücks 20 verschließt das Gehäuse 10 bis auf einen kleinen Spalt 23, der eine Öffnung bildet, wobei der Schenkel 22 auf seiner Innenseite zur Öffnung 23 hin in einer langen, flachen Schräge 24 ausläuft. Bei Schwingungsbewegungen der Membran 3 wird die Luft auf ihrer Rückseite durch die im Verhältnis zur Membranfläche sehr kleine Fläche des Schneidenspaltes 23 mit großer Geschwindigkeit hinausgeblasen.
In Fig. 2 ist ein Tiefton-Membranlautsprecher 1.2 dargestellt, der aus acht Lautsprechern gemäß Fig. 1 in einem Block zusammengesetzt ist. Von seinem Grundkörper 10.2 ist die obere Seitenwand 14 und die Seitenwand 15.2 zu erkennen. Die Seitenwand 15.2 ist aus acht Seitenwänden 15 gemäß Fig. 1 zusammengesetzt ausgebildet. In der Seitenwand 15.2 sind entsprechend der Anzahl der einzelnen Lautsprecher 1 acht Schlitze 23 vorhanden. Der Tiefton-Membranlaut- Sprecher 1.2 hat eine Höhe 27 von 1692 mm (Millimeter), eine Breite 28 von 222 mm und eine Tiefe 29 von vorzugsweise zwischen 30 und 100 mm, im vorliegenden Fall von 70 mm. Abgesehen von den umlaufenden Gehäusekanten (Vorderkanten 11 gemäß Fig. 1) , beträgt die Membranfläche 97% (Prozent) der Vorderseite des Tiefton-Membranlautsprechers 1.2. Diese Vorderseite des Lautsprechers, die die Schallwand des Lautsprechers darstellt, besteht zu 100% aus Lautsprecher- Chassis . Bei dem in Fig. 3 dargestellten Tiefton-Membranlautsprecher 1.3 ist keine Trennwand wie bei Fig. 1 vorhanden. Dämm- Material 26.3 ist bei dieser Ausführungsform nur vor der treppenstufig sich nach außen verjüngenden, spaltförmigen Öffnung 23.3 angeordnet. Dämm-Material 26 beziehungsweise
26.3 kann auch an der Innenseite der Rückwand 13 und an der zu der Öffnung 23.3 gegenüberliegenden Seitenwand 14.3 angeordnet sein. Bei der Ausführungsform des Tiefton- Membranlautsprechers 1.3 sind winkelförmige beziehungsweise U-förmige Anschlussteile 9, 16 gemäß Fig. 1 ersetzt worden durch entsprechend profilierte Seitenwände 15.3, 14.3.
Die Öffnung 23.3 hat eine Länge 30 von etwas weniger als 210 mm. 210 mm beträgt das System-Maß 31 des einzelnen Lautsprechers 1 in dem zu einem Block aus acht Lautsprechern zusammengesetzten Lautsprecher 1.2. Auf diese Weise berühren sich die einzelnen schlitzförmigen Öffnungen 23.3 nicht gegenseitig. Die innere Breite 32 der stufenförmig abgetreppten Öffnung 23.3 beträgt im vorliegenden Beispielsfall 18 mm. Die vordere, von außen sichtbare Breite 34 dieser Öffnung 23.3 beträgt zwischen 5 und 15 mm, im vorliegenden Beispielsfall 8 mm. Die vordere Stufendicke 36 beträgt 2 mm. Die Seitenwand 15.3 hat eine Gesamt-Dicke 38 von 5 mm. Eine derartig dünne aus im vorliegenden Beispielsfall Aluminium bestehende Seitenwand ist bei dem Tiefton-Membranlautsprecher 1, 1.2, 1.3 möglich, da die Eigen-Resonanzfrequenzen oberhalb der Arbeitsfrequenzen des Tiefton-Lautsprechers liegen.

Claims

ANSPRÜCHE
01) Tiefton-Membranlautsprecher, - mit einem Gehäuse (10) , dessen Gehäusewandungen (13, 14,15) ein Volumen (25) umschließen, welches auf der Rückseite der Membran (3) ausgebildet ist,
- und mit wenigstens einer Öffnung (23) in einer das Volumen (25) begrenzenden Fläche der Gehäusewandungen (13,14,15), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Volumen (25) so klein vorhanden ist, dass die Resonanzfrequenz, bei der die Schwingungen des Verstärkers den Schwingungen der Membran (3) größenmäßig entsprechen, oberhalb von 200 Hz (Hertz) , insbesondere oberhalb von 1000 Hz (Hertz) , liegt und sich damit im Frequenzbereich eines Mittelton- oder Hochton- Lautsprechers befindet, und
- die Öffnung (23) so ausgebildet ist, dass bei jeder Frequenz des Tiefton-Membranlautsprechers Luft aus dem
Volumen mit großer Luftgeschwindigkeit heraustritt.
02) Tief ton-Membranlautsprecher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - das eingeschlossene Volumen (25) vom Grundkörper (2) des Tiefton-Membranlautsprechers begrenzt ist.
03 ) Tiefton-Membranlautsprecher nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - das eingeschlossene Volumen (25) vom den Grundkörper (2) umgebendenden Gehäuse (10) des Tiefton-Membranlautsprechers begrenzt ist. 04) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - in der das Volumen (25) begrenzenden Fläche zumindest eine Öffnung (23) ausgebildet ist.
05) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die Öffnung (23) ein Schlitz ist.
06) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die Öffnung (23) durch einen stufenförmig oder konisch sich nach außen verkleinernden Spalt beziehungsweise Schneidenspalt gebildet wird.
07) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich die Öffnung (23) in einem sehr dünnwandigen Gehäuseteil befindet.
08) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Öffnung (23) in einem Lochblech ausgebildet ist. 09) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass -die Öffnung (23) aus einer konisch verlaufenden Bohrung besteht, die an der Innenseite des Gehäuseteils einen großen Radius hat und nach außen hin in einem Durchbruch mit sehr kleinem Radius mündet.
10) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- zumindest das Gehäuseteil (20), das die Öffnung (23) ausspart, aus Metall hergestellt ist.
11) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Gehäuseteil (20), das die Öffnung (23) ausspart, aus jedem anderen Werkstoff hergestellt ist.
12) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- mehrere wie insbesondere acht Tiefton-Membranlaut- Sprecher (1) zu einem Block (1.2) zusammengebaut sind.
13) Tief ton-Membranlautsprecher nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- der Block (1.2) ein einzelnes Gehäuse besitzt.
14) Tief ton-Membranlautsprecher nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- der Block (1.2) eine Tiefe (30) von 30 bis 100 mm (Millimeter) , insbesondere von 70 mm besitzt. 15) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der Ansprüche 12 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- der Block (1.2) von acht Tiefton-Membranlautsprechern (1) eine Höhe (27) von etwa 1692 mm, eine Breite (28) von etwa 222 mm und eine Tiefe (29) von etwa 70 mm besitzt.
16) Tiefton-Membranlautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- Dämmstoff (26) im Volumen (25) , und dort zumindest vor der Öffnung (23) , vorhanden ist.
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