EP2929699A1 - Lautsprecher mit druck-kompensations-element - Google Patents

Lautsprecher mit druck-kompensations-element

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Publication number
EP2929699A1
EP2929699A1 EP13799333.3A EP13799333A EP2929699A1 EP 2929699 A1 EP2929699 A1 EP 2929699A1 EP 13799333 A EP13799333 A EP 13799333A EP 2929699 A1 EP2929699 A1 EP 2929699A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loudspeaker
pressure
gas volume
housing
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13799333.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Beer
Lutz Ehrig
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2929699A1 publication Critical patent/EP2929699A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H04R1/42—Combinations of transducers with fluid-pressure or other non-electrical amplifying means
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    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
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    • 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
    • H04R1/2803—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means for loudspeaker transducers
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001—Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a speaker with a pressure compensation clement.
  • Loudspeakers are used to convert an electrical alternating signal, for example a sinewave signal, into sound or airborne sound.
  • a speaker 5 typically comprises a housing 10 with an enclosed volume V 14 (ZB 51-101) and one or more sound transducers 12.
  • the oscillating spine 12b is designed to cause the movably mounted membrane 12a to oscillate when an alternating signal is applied. This results in a lift of the diaphragm 12a, or parts thereof, both into the housing and out of the housing 10, so that the volume of gas V14 enclosed by the diaphragm 12a and the loudspeaker housing 10 is varied in the interior of the housing 10. Starting from a closed housing 10, it comes through the variation of the gas volume V
  • the spring forces Ff and -Ff are proportional to the air spring stiffness si 4 , the is dependent on the area of the membrane 12a and the size of the gas volume V14 in the loudspeaker housing 10.
  • the air spring stiffness Sj 4 is proportional to 1 / Vi 4 .
  • the frequency response of a loudspeaker 5 and thus the sound quality is significantly influenced by the air spring stiffness Si4.
  • a resulting frequency response for the speaker 5 is shown in Fig. 3 b.
  • FIG. 3 b outlines the progression of the sound pressure level p (f) over the frequency f of an idealized loudspeaker 5.
  • the impedance Z (f) is plotted against the frequency f.
  • the loudspeaker 5 has a lower limit frequency G G, which is defined by the -6db point in the frequency response, for example, and is at 40 Hz, for example.
  • G G is defined by the -6db point in the frequency response, for example, and is at 40 Hz, for example.
  • the resonant frequency f ß can be determined, which is at the same peak or maximum and here, for example, at 60 Hz.
  • FIG. 3 c shows a further loudspeaker 5 ', which has a housing 10' and the sound transducer 12.
  • the housing 10 ' has (compared to the housing 10) a reduced gas volume VH' (Vi 4 ' ⁇ Vi 4 ) with, for example, 0.5 liter or 1 liter. Due to the reduced volume i4> results in accordance with the above relationship si 4 - ⁇ l / ⁇ - an increased spring stiffness si 4 > for the trapped air volume H '(SH'> SH).
  • the size of the spring force F f to be overcome depends crucially on the percentage by which the enclosed gas volume H 'is reduced or increased by the membrane movement into the housing 10'. The larger the percentage change in volume, the greater the force required F m or -F m , which must be applied to overcome the air spring.
  • FIG. 3d shows a diagram with the impedance curve Z (f) 'and the amplitude frequency transition p (f)' for the loudspeaker 5 'from FIG. 3c (plotted against the frequency f).
  • the impedance curve Z (f) ' the resonant frequency tV is shifted upwards by the smaller housing 10' and is now for example 100 Hz.
  • the lower cutoff frequency fc is increased (eg to 80 Hz), as shown the amplitude frequency response p (f) 'is recognizable. Furthermore, in the amplitude frequency response p (f) ', a resonance peak in the region of the resonance frequency f R > is formed, which has a negative effect on the linearity of the frequency response p (f)'.
  • the smallest possible speaker housing 10 which also accommodates any electronics for controlling the sound transducer 12 (eg crossover, amplifiers). Even if the size of the diaphragm 12a remains unchanged, the case size 10 or 10 'can be varied within a limited range.
  • the size of the housing 10 or 10 ' has a direct influence on the linearity of the frequency response p (f) or p (f)' and the transmission area or, in particular, the lower transmission range (compare lower limit frequency fo or f G ') orders a conflict between size of the speaker 5 and 5' and sound quality. It is therefore an object of the present invention to provide a loudspeaker having an improved package size and transmission performance tradeoff.
  • Embodiments of the present invention provide a loudspeaker with a sound transducer, a housing, and means for influencing the temperature, e.g. a pressure compensation element.
  • the sound transducer has a membrane, wherein the membrane comprises a gas volume together with the housing.
  • the sound transducer is designed to excite the membrane to vibrate, so that the gas volume is changed according to the vibration.
  • the means for influencing the temperature are designed to counteract the change in state as a result of the membrane oscillation by a temperature change in the gas volume.
  • the finding of the present invention is that the adiabatic state change of the gas volume inside the loudspeaker, which is caused by the movement of the membrane and the resulting volume change, is converted into an isobaric change of state.
  • a heat input into the gas volume or a cooling process of the gas volume takes place so that the pressure change in the interior of the housing.
  • This can be compensated or almost compensated.
  • means for changing the isobaric state of change in the case of the loudspeakers of the invention are provided, for example in the interior of the housing, which are in direct contact with the gas volume or can act thereon, for example.
  • the air spring stiffness s in the Ga.svoIum.en for example, depending on the membrane movement, adjusted or kept equal, so that a speaker in a small housing with a small enclosed gas volume comparable air spring stiffness s as in a large housing with big included. Has gas volume. Consequently, in the case of loudspeakers with such pressure-compensating elements, the frequency response improves, so that, for example, the critical frequencies "resonance frequency IR” and "lower limit frequency fc" are reduced. This results in a transmission characteristic with increased linearity and an increased reproduction frequency range.
  • the pressure-compensating element can be electrically coupled to the sound transducer, for example via pressure sensors or via a direct coupling to the audio signal, according to further exemplary embodiments to control the pressure compensating element and thus the isobaric state changes according to the vibration of the membrane in terms of amplitude and time behavior.
  • the loudspeaker can according to further exemplary embodiments both pressure-compensating elements, which are designed to increase the temperature of the gas volume, and other pressure Compensation - EI en en have te, by means of which a temperature reduction is feasible.
  • These heatable Drack compensation elements may for example be designed as a Naii-tubes, while the coolable Drack compensation elements may be designed as passive or active heat sink or as Peltier elements.
  • these pressure compensation elements can be characterized in their thermal behavior, e.g. be electronically controllable. In order to carry out the isobaric state change as quickly as possible, the pressure compensation elements are large-volume or with a very large surface, for example with the aid of lamellae or a foam, executed in the housing.
  • a schematic representation of a speaker with a pressure compensation element shows a schematic representation of a loudspeaker with a plurality of pressure-compensating elements and a controller according to another exemplary embodiment; a schematic diagram of the frequency response of the principalsbeispicls of Fig. 2a; a schematic representation of a speaker according to the prior art; a schematic diagram of the frequency response of the loudspeaker of Fig. 3a; a schematic representation of another speaker according to the prior art; and a schematic diagram of the frequency response of the loudspeaker of Fig. 3c.
  • Fig. 1 shows a loudspeaker 5 "with the transducer 12 (piston vibrator) having the diaphragm 12a and the drive coil 12b.
  • the diaphragm 12a together with the housing 10 ', encloses the gas-filled internal volume V14'
  • a pressure compensating element 20 is furthermore arranged in the interior of the housing 10 '.
  • the pressure compensating element 20 is arranged so that it is in contact with the gas volume V14 'or the air or generally the ideal gas in the interior.
  • the interior of the housing 10 ' is for ideal gases, a relationship between the prevailing pressure ⁇ 4 ⁇ , the trapped gas volume Vi - and the prevailing temperature ⁇ 4 ⁇ .
  • a pressure increase (+ ⁇ 4 -) would occur when the diaphragm 12a moves into the housing 10 'because the volume Vi 4 - is reduced.
  • a pressure reduction (- ⁇ 4 x) since the volume Vj 4 - increased.
  • Such state changers are called adiabatic because no thermal energy is exchanged with the environment.
  • the pressure difference + ⁇ 4 > or - ⁇ 4 ⁇ compensated by a change in temperature of the gas volume VI 4 'or the adiabatic state change in an isobaric state - transferred. Since the pressure ⁇ 4 ⁇ is proportional to Tw / Yw, an increase in the pressure + ⁇ ⁇ 4 ⁇ can be compensated by a reduction in the temperature - ⁇ [ 4 .
  • 4 ⁇ a Suppressive - ⁇ may be 4 ⁇ correspond to the connection pj 4 ehend by increasing the temperature + ⁇ - ⁇ T ⁇ -iw be compensated. So, the change of the thennodynamic states takes place in the gas volume V
  • the pressure compensation element 20 may, for example, be a type of heating element which, when a heating voltage is applied, heats the surrounding gas molecules of the gas volume V) 4 '.
  • the Dmck compensation element can have one or more thermoacoustic transducer elements, for example tungsten wires and / or carbon nanotubes (nanotubes), which are designed to rapidly change the temperature of the surrounding gas volume Y ⁇ and also cyclically ( eg with at least 40 Hz or the frequencies of the stiffness-defined frequency range (f ⁇ fR)).
  • thermoacoustic transducer elements for example tungsten wires and / or carbon nanotubes (nanotubes), which are designed to rapidly change the temperature of the surrounding gas volume Y ⁇ and also cyclically (eg with at least 40 Hz or the frequencies of the stiffness-defined frequency range (f ⁇ fR)).
  • Such pressure compensation elements 20 preferably have good electrical and thermal conductivity and a low heat capacity. The heating of the pressure compensation elements 20 leads to the expansion of the gas volume V] 4 'surrounding the pressure compensation element 20.
  • This heating + ⁇ 4> is preferably cyclic, which can be achieved, for example, by cooling pauses (- ⁇ 4>), so that oscillating pressure changes +/- ⁇ ⁇ 4 ' , caused by the reciprocation of the speakers! embran 12a, in the best case can be fully compensated.
  • the pressure compensation element 20 is preferably electrically coupled to the sound transducer 12.
  • the heating voltage can be determined, for example, by the oscillating alternating selsignal for An tenug the Scliallwandlers 12 are derived.
  • the heating voltage thus varies cyclically as a function of the alternating signal (high-level signal) for controlling the sound transducer 12.
  • the pressure ornation element 20 can also be designed to reduce the temperature - ⁇ 14 of the pressure-compensating element 20 surrounding gas volume V14 'cause.
  • Possible implementations for such a cooling pressure compensation element 20 are, for example, passive heat sinks or active cooling elements, for example Peltier elements, which can be coupled to the high-level electrical signal analogously to the above exemplary embodiment (via a control voltage).
  • the pressure compensator 20 preferably comprises a combination of heating and cooling Cooling Druek compensation elements 20. It should be noted at this point that this combination can also be realized in that a first pressure compensation element 20, which is designed to cool the gas volume V 14, and a second pressure Compensation element 20, which is adapted to heat the gas volume Vj 4 ', are arranged in the housing 10'. This combination is particularly advantageous at high pressure fluctuations to be compensated +/- ⁇ 4 ⁇ , which require large temperature fluctuations +/- ⁇ 14-, advantageous.
  • the pressure compensation elements 20 and a controller (not shown) for the pressure compensation elements 20 are designed so that the pressure compensation elements 20 preferably below the basic resonant frequency of the transducer 12 operate (ie for example in a frequency range between 20 and 50 or 25 and 100 Hz).
  • the resonance frequency fg for example below 70 Hz or below 120 Hz
  • the effects in this frequency range are particularly serious, since in this frequency range the vibration behavior is determined by the rigidity of the overall system.
  • FIG. 2a shows a further implementation of a loudspeaker 5 "having a multiplicity of pressure compensation elements 20.
  • the plurality of temperature-influencing elements 20 are suitably arranged and combined with one another, so that the achievable temperature difference + / ⁇ : into the gas volume
  • the plurality of Drack-Konipensation.s-Elem.ente 20 by a combination v z- and cooling elements, the active and / or be operated passively, be realized.
  • FIG. 1 shows a further implementation of a loudspeaker 5 "having a multiplicity of pressure compensation elements 20.
  • the plurality of temperature-influencing elements 20 are suitably arranged and combined with one another, so that the achievable temperature difference + / ⁇ : into the gas volume
  • the plurality of Drack-Konipensation.s-Elem.ente 20 by a combination v z- and cooling elements, the active and / or be operated passively, be realized.
  • the temperature compensation elements 20 are arranged spatially in such a way that, on the one hand, the contact area between the elements 20 and the gas in the gas volume V 14 'is maximized and, on the other hand, the distance between the element 20 and a (most distant) gas molecule is minimized (avoiding punctual heat / cold entry ) to shorten the duration for the temperature compensation +/- ⁇ 4 '.
  • the surface maximization is accomplished by arranging the pressure compensation elements 20 in the form of louvers.
  • the exemplary embodiment from FIG. 2a additionally has the illustrated control electronics 22 which supply the heating voltage or the electrical control voltage for the cooling elements as a function of the alternating signal to the drive input of the sound transducer 12 to the pressure compensation elements 20 docked.
  • the control electronics 22 can have means for avoiding frequency doubling in accordance with further embodiments.
  • the background to this is that both at a positive and at a negative electrical voltage, which is derived for example from the high level signal, there is a An Tavernang the respective Dmck compensation element 20 (eg the heating element), even if the membrane 12 itself moved at a negative voltage in a different direction than at a positive voltage.
  • the entire signal can be shifted by means of a suitable amplitude offset.
  • the offset is designed such that all the output amplitude values have the same sign. It may be suitable in detail to select the offset so large that the smallest positive amplitude value becomes the largest negative signal amplitude value.
  • the controller 22 with a.
  • Sensor 24 which is arranged in the interior of the housing 10 ', to be connected.
  • This sensor 24 eg pressure or temperature sensor
  • the determination of the required control signal can be derived and adjusted, for example, by a single measurement from the sensor signal. Insofar as the sensor 24 allows calibration.
  • the control signals (compare here heating voltage or control voltage of the (active) cooling elements or Peltier elements) for the Drack compensation elements 20 by means of real-time processing of the sensor signals adaptively determined (semi-active control ) or directly derived from the sensor signals (fully active control).
  • the sensor 24 may also be implemented as a sensor network comprising a plurality of sensors, which are arranged in the interior of the housing 10 '.
  • FIG. 2b shows a diagram of the impedance curve Z (f)" and the amplitude curve p (Fig. f) "for the speaker housing 5".
  • the resonant frequency f R is formed substantially lower with respect to the resonance frequency IR. Also, the course does not have such a pronounced maximum, as a result of which the frequency response p (f) "is smoothed with respect to the frequency response p (f)" in the region of the resonant frequency fR "and is therefore characterized by an approximately linear course in this range.For the frequency response p (f)" is also to recognize that the lower limit frequency fc much falls deeper and thus more similar to the frequency response of Fig. 3b for the large volume speaker 5 as the frequency response of Fig.
  • the pressure compensating elements 20 are configured as louvers, they have a maximum surface area through other shapes, such as a gas permeable filler material that fills the entire housing 10 'with the integrated one Pressure compensation elements 20 can be achieved, so as a result of an objective of rapid temperature compensation operations +/-
  • This filling material may be, for example, an open-pore foam or a wool or fabric.
  • the pressure-compensating elements 20 are applied as film or varnish in the interior of the housing 10 * '. It is essential in all embodiments to ensure that, despite maximization of the active surface, the mode of action of the element influencing the temperature is ensured. In the case of the use of nanotubes as a foam, for example, to pay attention to the galvanic coupling of all pores. It should also be noted that other approaches for achieving fast temperature compensation processes + - ⁇ 4 'are conceivable. For example, the choice of material and in particular the thermal conductivity of the components used plays an essential role.
  • optimization options exist primarily in the choice of the medium (Gas) in volume Y14 ', for example, is chosen so that it has a high thermal conductivity. In general terms, this means that it is preferable to use such a gas which (despite the prevailing inertia in temperature propagation processes) enables an optimal or rapid propagation of temperature changes + - ⁇ ] 4 'in the total gas volume Vi 4' in order to achieve the above-mentioned object in terms of a faster temperature change capability.
  • the sound converter which in the above description is represented as a piston oscillator with a funnel-shaped membrane, can also be embodied differently, even if in the preceding exemplary embodiments the means for influencing the temperature act as pressure compensation In addition, these need not necessarily be arranged in the interior of the housing.
  • the means for influencing the temperature from outside for example by means of (tub) radiation
  • the temperature of the gas in the gas volume influence, so that as a result, a Drackkompensation inside takes place in general terms that the means for influencing the temperature irrespective of the particular effect used for temperature generation and the arrangement of the means ge are formed over the speaker housing to change a temperature in the gas volume and thus perform a Drackkompensation.

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Abstract

Ein Lautsprecher umfasst einen Schallwandler, ein Gehäuse und Mittel zur Temperatur- Beeinflussung, wie z.B. ein Druck-Kompensations-Element. Der Schallwandler weist eine Membran auf, wobei die Membran zusammen mit dem Gehäuse ein Gasvolumen einschließt. Der Schallwandler ist ausgebildet, die Membran zum Schwingen anzuregen, so dass das Gasvolumen gemäß der Schwingung verändert wird. Die Mittel zur Temperatur- Beeinflussung sind ausgebildet, um mit einer Temperaturänderung in dem Gasvolumen einer Zustandsänderung aufgrund der Membranschwingung entgegenzuwirken.

Description

Lautsprecher mit Druck-Kompensations-Element
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Lautsprecher mit einem Druck-Kompensations-Klement. Lautsprecher dienen zur Umwandlung eines elektrischen Wechselsignals, zum Beispiel eines Sinussignals, in Schall- bzw. Luftschall. Wie in Fig. 3a dargestellt, weist ein Lautsprecher 5 typischerweise ein Gehäuse 10 mit einem eingeschlossenen Volumen V14 (Z.B. 51 - 10 1) und ein oder mehrere Schallwandler 12 auf. Die Schallwandler 12, die häufig als Kolbenschwinger ausgeführt sind, umfassen typischerweise eine Membran 12a und eine Schwingspule 12b als Antrieb.
Die Schwingspxile 12b ist ausgebildet, um beim Anlegen eines Wechselsignals, die beweglich gelagerte Membran 12a zum Schwingen anzuregen. Hierdurch erfolgt ein Hub der Membran 12a, bzw. Teilen davon, sowohl in das Gehäuse hinein als auch aus dem Gehau- se 10 hinaus, so dass das durch die Membran 12a und das Lautsprechergehäuse 10 eingeschlossenes Gasvolumen V14 im Inneren des Gehäuses 10 variiert wird. Ausgehend von einem geschlossenen Gehäuse 10 kommt es durch die Variation des Gasvolumens V|4 zu einer Druckveränderung im Inneren des Gehäuses 10, da dieses von dem Außenvolumen räumlich getrennt ist und sich so unterschiedliche Druckverhältnisse auf der Innenseite oder Außenseite der Membran 12a einstellen können. An dieser Stelle sei angemerkt, dass ohne diese Trennung Druckausgleichsvorgänge auftreten können, die auch als akustische Kurzschlüsse bezeichnet werden und zu einer deutlich geringeren Schallerzeugung führen.
Da das Gasvolumen V|4 im Inneren des Gehäuses 10 bei einer Bewegung der Membran 12a in das Gehäuse 10 komprimiert wird, wirkt das Volumen wie eine mechanische Feder der Membranbewegung entgegen. Der Grund hierfür ist, dass durch den Kompressionsvorgang bei der Bewegung der Membran 12a (zusammen mit dem Antrieb 12b) in das Gehäuse hinein ein Überdruck in dem Gasvolumen VS 4 ausgebildet wird, aus dem eine Federkraft Ff des Gasvolumens VH resultiert. Diese Federkraft wirkt beim Kompressionsvorgang von i 4 der Membranbewegung entgegen. Es sei angemerkt, dass analog hierzu bei einer Bewegung der Membran 12a aus dem Gehäuse 10 heraus durch einen entstehenden Unterdruck in dem Gasvolumen V[4 ebenso eine der Bewegung entgegenwirkende Federkraft - Ff entsteht. Die Federkräfte Ff bzw. -Ff sind proportional zu der Luftfedersteifigkeit si4, die von der Fläche der Membran 12a und der Größe des Gasvolumens V14 im Lautsprechergehäuse 10 abhängig ist. Somit ist die Luftfedersteifigkeit Sj4 proportional zu 1/Vi4. Der Frequenzgang eines Lautsprechers 5 und damit die Klangqualität wird erheblich von der Luftfedersteifigkeit Si4 beeinflusst. Ein resultierender Frequenzgang für den Lautsprecher 5 ist in Fig. 3 b dargestellt.
Fig. 3b skizziert den Verlauf des Schalldruckpegels p(f) über der Frequenz f eines idealisierten Lautsprechers 5. Femer ist in dem Diagramm der Impedan/verlauf Z(f) über der Frequenz f dargestellt. Wie dem Amplitudenfrequenzgang p(f) zu entnehmen ist, weist der Lautsprecher 5 eine untere Grenzfrequenz £G auf, die beispielsweise durch den -6db-Punkt im Frequenzgang definiert ist und beispielsweise bei 40 Hz liegt. Aus dem Impedanzverlauf Z(f) kann die Resonanzfrequenz fß ermittelt werden, die sich bei dem Peak bzw. Maximum desselben befindet und hier beispielsweise bei 60 Hz liegt. Fig. 3c zeigt einen weiteren Lautsprecher 5', der ein Gehäuse 10' und den Schallwandler 12 aufweist. Das Gehäuse 10' weist (im Vergleich zu dem Gehäuse 10) ein reduziertes Gasvolumen VH' (Vi4'< Vi4) mit z.B. 0,5 Liter oder 1 Liter auf. Durch das reduzierte Volumen i4> ergibt sich entsprechend dem oben genannten Zusammenhang si4- ~ l/ ^- eine erhöhte Federsteifigkeit si4> für das eingeschlossene Luftvolumen H' (SH' > SH). Also hängt die Größe der zu überwindenden Federkraft Ff entscheidend davon ab, um wie viel Prozent das eingeschlossene Gasvolumen H' durch die Membranbewegung in das Gehäuse 10' hinein verringert bzw. heraus vergrößert wird. Je größer die prozentuale Volumenänderung ist, desto größer ist die erforderliche Kraft Fm bzw. -Fm, die zur Überwindung der Luftfeder aufgebracht werden muss. Dies hat zur Folge, dass bei gleicher Größe der Membran 12a und gleicher Auslenkung derselben bei einem Meineren Gehäuse 10' bzw. Gasvolumen V|4> eine größere Kraft F„, bzw. -Fm aufgrund der größeren Luftfedersteifigkeit Si4> als bei einem größeren Gehäuse 10 bzw. Gasvolumen Vj4 zur Luftfederüberwindung notwendig ist. Da, wie oben erläutert, die Ubertragungschar akteristik von der Federsteifigkeit Si4- abhängig ist, führt bei Verwendung des gleichen Schallwandlers 12 (Chas- sis) eine Veränderung bzw. Verkleinerung des Gehäuses 10' zu einer Veränderung des Frequenzbands, wie in Fig. 3d dargestellt ist. Es sei angemerkt, dass sich die Gesamtstei- figkeit des Chassis 12 aus der Luftfedersteifigkeit s und der Steifigkeit der Membranaufhängung zusammensetzt. Infolgedessen spielt die Luftfedersteifigkeit s insbesondere dann eine Rolle, wenn sie gegenüber der Steifigkeit der Aufhängung der Membran nicht mehr vemachlässigbar ist, z.B. bei kleinen Lautsprechergehäusen 10' (mit kleinem Gasvolumen V14'). Fig. 3d zeigt ein Diagramm mit dem Impedanzverlauf Z(f)' und des Amplitudenfrequenz- gangs p(f)' für den Lautsprecher 5' aus Fig. 3c (aufgetragen über der Frequenz f). Wie anhand des Impedanzverlaufs Z(f)' zu erkennen ist, wird durch das kleinere Gehäuse 10' die Resonanzfrequenz tV nach oben verschoben und liegt beispielsweise nun bei 100 Hz. Ebenso wird die untere Grenzfrequenz fc erhöht (z.B. auf 80 Hz), wie anhand des Amplitudenfrequenzgangs p(f)' erkennbar ist. Ferner wird im Amplitudenfrequenzgang p(f)' eine Resonanzüberhöhung im Bereich der Resonanzfrequenz fR> ausgebildet, die sich negativ auf die Linearität des Frequenzgangs p(f)' auswirkt. In vielen Anwendungsfällen besteht insbesondere aus optischen Gründen der Wunsch nach einem möglichst kleinen Lautsprechergehäuse 10, das auch eine eventuelle Elektronik zur Steuerung des Schallwandlers 12 (z.B. Frequenzweiche, Verstärker) beherbergt. Auch wenn die Größe der Membran 12a unverändert bleibt, kann die Gehäusegröße 10 bzw. 10' in einem begrenzten Bereich variiert werden. Da jedoch, wie oben erläutert, die Größe des Gehäuses 10 bzw. 10' einen direkten Einfluss auf die Linearität des Frequenzgangs p(f) bzw. p(f)' und den Cbertragungsberei ch bzw. insbesondere den unteren Übertragungsbereich (vgl. untere Grenzfrequenz fo bzw. fG') hat, bestellt ein Konflikt zwischen Größe des Lautsprechers 5 bzw. 5' und Klangqualität. Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lautsprecher zu schaffen, der einen verbesserten Kompromiss aus Gehäusegröße und Übertragungsverhalten aufweist.
Die Aufgabe wird durch einen Lautsprecher gemäß Ansprach 1 oder 2 gelöst. Ausfiilirungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Lautsprecher mit einem Schallwandler, einem Gehäuse und Mittel zur Temperatur-Beeinflussung, wie z.B. einem Druck-Kompensations-Element. Der Schallwandler weist eine Membran auf, wobei die Membran zusammen mit dem Gehäuse ein Gasvolumen umfasst. Der Schallwandler ist ausgebildet, die Membran zum Schwingen anzuregen, so dass das Gasvolumen gemäß der Schwingung verändert wird. Die Mittel zur Temperatur-Beeinflussung sind ausgebildet, um durch eine Temperaturänderung in dem Gasvolumen der Zustandsänderung als Folge der Membranschwingung entgegenzuwirken.
Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die adiabate Zustandsänderung des Gasvolumens im Inneren des Lautsprechers, die durch die Bewegung der Membran und die daraus resultierende Volumenänderung verursacht wird, in eine isobaren Zustandsänderung überführt wird. Hierbei erfolgt z.B. ein Wärmeeintrag in das Gasvolumen bzw. ein Kühlvorgang des Gasvolumens so, dass die Druckveränderung im Inneren des Gehau- ses kompensiert bzw. nahezu kompensiert werden. Deshalb sind bei den erilntlungsgcinä- ßen Lautsprechern Mittel zur Isobaren Zustandsänderung, wie ein oder mehrere sogenannte Drack-Kompensations-Elemente z.B. im Inneren des Gehäuses vorgesehen, die beispielsweise in direktem Kontakt zu dem Gasvolumen stehen bzw. auf dieses einwirken können. Durch die Druckanpassung kann die Luftfedersteifigkeit s in dem Ga.svoIum.en, z.B. abhängig von der Membranbewegung, angepasst bzw. gleich gehalten werden, so dass ein Lautsprecher in einem kleinen Gehäuse mit kleinem eingeschlossenen Gasvolumen eine vergleichbare Luftfedersteifigkeit s wie in einem großen Gehäuse mit großem eingeschlossenen. Gasvolumen aufweist. Folglich verbessert sich bei Lautsprechern mit derartigen Druck-Kompensations-Elementen der Frequenzgang, so dass beispielsweise die kritischen Frequenzen„Resonanzfrequenz IR" und„untere Grenzfrequenz fc" reduziert werden. Dies führt zu einer Ubertragungscharakteristik mit erhöhter Linearität und einem vergrößerten Wiedergabefrequenzbereich. Da bei einem Lautsprecher die Membran des Schallwandlers zum Schwingen angeregt wird, kann - entsprechend weiteren Ausfuhrungsbeispielen - das Druck-Kompensations- Element so elektrisch, zum Beispiel über Drucksensoren oder über eine direkte Ankopp- lung an das Audiosignal, mit dem Schallwandler gekoppelt sein, um das Drack- ompensations-Element und somit die isobaren Zustandsänderungen entsprechend der Schwingung der Membran hinsichtlich Amplitude und Zeit verhalten zu steuern.
Da der Schallwandler typischerweise sowohl eine Bewegung in das Gehäuse hinein als auch aus dem Gehäuse hinaus durchführt, kann - entsprechend weiteren Ausfuhrungsbeispielen - der Lautsprecher sowohl Druck-Kompensations-Elemente, die ausgebildet sind, um eine Temperaturerhöhung des Gasvolumens durchzuführen, als auch weitere Druck- Komp en s at i o n s - EI ein en t e aufweisen, mittels welchen eine Temperaturreduzierung durchführbar ist. Diese heizbaren Drack-Kompensations-Elemente können beispielsweise als Naiioröhrchen ausgeführt sein, während die kühlbaren Drack-Kompensations-Elemente als passive bzw. aktive Kühlkörper oder als Peltier-Elemente ausgeführt sein können. Weiter- hin können diese Druck-Kompensations-Elemente in ihrem thermischen Verhalten z.B. elektronisch steuerbar sein. Um möglichst schnell die isobare Zustandsänderung durchzuführen, sind die Druck-Kompensations-Elemente großvolumig bzw. mit sehr großer Oberfläche, zum Beispiel unter Zuhilfenahme von Lamellen oder eines Schaums, in dem Gehäuse ausgeführt.
Äiisffilirungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. eine schematische Darstellung eines Lautsprechers mit einem Druck- Kompensations-Element gemäß einem Ausführungsbeispiel; zeigt eine schematische Darstellung eines Lautsprechers mit mehreren Druck-Kompensations- Elementen und einer Steuerung gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel; ein schematisches Diagramm des Frequenzgangs des Ausführungsbeispicls aus Fig. 2a; eine schematische Darstellung eines Lautsprechers gemäß dem Stand der Technik; ein schematisches Diagramm des Frequenzgangs des Lautsprechers aus Fig. 3a; eine schematische Darstellung eines weiteren Lautsprechers gemäß dem Stand der Technik; und ein schematisches Diagramm des Frequenzgangs des Lautsprechers aus Fig. 3c.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist. Fig. 1 zeigt einen Lautsprecher 5" mit dem Schallwandler 12 (Kolbenschwinger), der die Membran 12a und die Antriebsspule 12b aufweist. Wie oben beschrieben, schließt die Membran. 12a zusammen mit dem Gehäuse 10' das mit einem Gas gefüllte Innenvolumen V14' ein. Bei dem dargestellten Lautsprecher 5" ist femer ein Druck-Kompensations- Elcment 20 im Inneren des Gehäuses 10' angeordnet. Um genau zu sein, ist das Druck - Kompensations-Element 20 so angeordnet, dass dieses in Berührung mit dem Gasvolumen V14' bzw. der Luft oder allgemein dem idealen Gas im Inneren ist. Im Inneren des Gehäuses 10' besteht für ideale Gase ein Zusammenhang zwischen dem vorherrschenden Druck ρι4·, dem eingeschlossenen Gasvolumen Vi - und der vorherrschenden Temperatur Τι4·. Ohne Druck-Kompensations-Element 20 würde es bei einer Bewegung der Membran 12a in das Gehäuse 10' hinein zu einer Druckerhöhung (+Δρι4-) kommen, da das Volumen Vi4- verkleinert wird. Umgekehrt erfolgt bei einer Bewegung der Membran 12a aus dem Gehäuse 10' heraus eine Druckreduzierung (-Δρι4·), da sich das Volumen Vj4- erhöht. Derartige Zustandsänderangeri werden adiabat genannt, da keine thermische Energie mit der Umgebung ausgetauscht wird. Bei der vorliegenden Ausführung des Lautsprechers, das heißt bei Einsatz des Druck-Kompensations-Elements 20, wird die Druckdifferenz +Δρι4> bzw. -Δρι4· durch eine Temperaturänderung des Gasvolumens V I 4' kompensiert bzw. die adiabatische Zustandsänderung in eine isobare Zustandsände- rung überführt. Da der Druck ι4· proportional zu Tw/Yw ist, kann eine Vergrößerung des Drucks +Δ ΐ4· durch eine Verringerung der Temperatur -ΔΤ[4· kompensiert werden. Umgekehrt kann durch eine Erhöhung der Temperatur +ΔΤι4· ein Unterdrück -Δρι4· entspre- ehend dem Zusammenhang pj4- ~ T^-i w ausgeglichen werden. Also erfolgt die Änderung der thennodynamischen Zustände in dem Gasvolumen V|4' einerseits durch die Volumenänderung der Membran 12a und andererseits durch eine aktiv gesteuerte Temperaturänderung des Gases. Das Druck-Kompensations-Element 20 kann beispielsweise eine Art Heizelement sein, das bei Anlegen einer Heizspannung sich und damit die umgebenden Gasmoleküle des Gasvolumens V)4' erwärmt. Hierzu kann das Dmck- Kompensations-Element ein oder mehrere therrnoakustische Wandlerelemente, beispielsweise Wol ramdrähte und/oder Kohlenstoff- nanoröhrehen (nano tubes) aufweisen, die ausgebildet sind, sehr schnell eine Tempera- turänderung des umgebenden Gasvolumen Y < durchzuführen und auch diese zyklisch (z.B. mit mindestens 40 Hz bzw. den Frequenzen des steifigkeitsdoiiiinierten Frequenzbereichs (f<fR)) zu wiederholen. Derartige Druck- ompensations-Elemente 20 weisen bevorzugt gute elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie eine geringe Wärmekapazität auf. Durch die Erwärmung der Druck-Kompensations-Elemente 20 kommt es zur Expansi- on des das Druck-Kompensations-Element 20 umgebenden Gasvolumens V]4'. Diese Erwärmung +ΔΤΐ4> erfolgt bevorzugterweise zyklisch, was beispielsweise durch Abkühlungspausen (-ΔΤΐ4>) erreicht werden kann, so dass oszillierende Druckänderungen +/- Δ ΐ4', hervorgerufen durch das Hin- und Herbewegen der Lautsprechern! embran 12a, im günstigsten Fall vollständig kompensiert werden können. Damit diese Temperaturerhö- hung +ΔΤ)4' gezielt bei einer Bewegung der Membran 12a nach außen erfolgt, wird das Druck-Kompensations-Element 20 bevorzugterweise elektrisch mit dem Schallwandler 12 gekoppelt. Hierbei kann die Heizspannung beispielsweise von dem oszillierenden Wech- selsignal zur Ansteuerimg des Scliallwandlers 12 abgeleitet werden. Somit variiert die Heizspannung also zyklisch in Abhängigkeit von dem Wechselsignal (Hochpegel-Signal) zur Ansteuerung des Schallwandlers 12. Entsprechend weiteren Ausflhrungsbeispielen kann das Druck- ornpensations-Elcment 20 auch ausgebildet sein, eine Temperaturverringerung -ΔΤ14· des das Druck- Kompensations- Element 20 umgebenden Gasvolumens V14' zu bewirken. Mögliche Implementierungen für ein derartiges kühlendes Druck-Kompensations-Element 20 sind beispielsweise passive Kühlkörper oder aktive Kühlelemente, beispielsweise Peltier- Elemente, die analog zu dem obigen Ausführungsbeispiel (über eine Steuerspannung) mit dem elektrischen Hochpegelsignal gekoppelt ein können. Da bei Ausgabe eines Tones mittels des Schallwandlers 12 im Normalfall sowohl eine Bewegung der Membran 12a in das Gehäuse 10' hinein als auch aus dem Gehäuse 10' hinaus erfolgt, umfasst das Druck- Kom pensati ons- Elem ent 20 bevorzugterweise eine Kombination aus heizenden und kühlenden Druek-Kompensations- Elementen 20. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass diese Kombination auch dadurch realisiert sein kann, dass ein erstes Druck- ompensations-Elemcnt 20, das ausgebildet ist, das Gasvolumen V 14· zu kühlen, und ein zweites Druck-Kompensations-Element 20, das ausgebildet ist, das Gasvolumen Vj4' zu erwärmen, in dem Gehäuse 10' angeordnet sind. Diese Kombination ist insbesondere bei hohen zu kompensierenden Druckschwankungen +/-Δρΐ4·, die große Temperaturschwankungen +/-ΔΤ14- erfordern, vorteilhaft.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen sind die Druck-Kompensations-Elemente 20 bzw. eine Steuerung (nicht dargestellt) für die Druck-Kompensations-Elemente 20 so ausgelegt, dass die Druck-Kompensations-Elemente 20 bevorzugt unterhalb der Grund- Resonanzfrequenz des Schallwandlers 12 arbeiten (also beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 20 und 50 oder 25 und 100 Hz). Hintergrund hierzu, ist, dass negative Effekte auf die Linearität eines Schallwandlers infolge vo Luftkompression im Gehäuseinneren praktisch nur im unteren Frequenzbereich, d.h. unterhalb der Resonanzfrequenz fg (z.B. unterhalb von 70 Hz oder unterhalb von 120 Hz) auftreten bzw. die Effekte in diesem Frequenzbereich besonders gravierend sind, da in diesem Frequenzbereich das Schwingungsverhalten durch die Steifigkeit des Gesamtsystems bestimmt wird.
Fig. 2a zeigt eine weitere Implementierung eines Lautspreehers 5" mit einer Vielzahl von Druck-Kompensations-Elementen 20. Hier sind die Vielzahl der temperaturbeeinflussen- den Elemente 20 geeignet angeordnet und miteinander kombiniert, so dass die erzielbare Temperaturdifferenz +/■ : in das Gasvolumen V14' eingebracht werden kann, vergrößert wird. Die Vielzahl der Drack-Konipensation.s-Elem.ente 20 können, wie oben bereits erläutert, durch eine Kombination v z- und Kühlelementen, die aktiv und/oder passiv betrieben sind, realisiert sein. Wie der Fig. 2a zu entnehmen ist, sind die Tempera- tur- ompensations-Elemente 20 räumlich derart angeordnet, dass einerseits die Kontakt- fläche zwischen den Elementen 20 und dem Gas im Gasvolumen V14' maximiert wird und andererseits der Abstand zwischen dem Element 20 und einem (am weitesten) entfernten Gasmolekül minimiert wird (Vermeidung von punktuellem Wärme-/ Kälteeintrag), um die Dauer für die Temperaturkompensation +/-ΔΤι4' zu verkürzen. Bei dieser Implementierung erfolgt die Oberflächenmaximierang dadurch, dass die Druck- ompensations- Elemente 20 in Form von Lamellen angeordnet sind.
Entsprechend weiteren Ausführun gsbei pi l en weist das Ausiührungsbeispiel aus Fig. 2a zusätzlich die dargestellte Steuerelektronik 22 auf, die die Heizspannung beziehungsweise die elektrische Steuerspannung für die Kühlelemente in Abhängigkeit von dem Wechsel- signal zur Ansteuerang des Schallwandlers 12 an die Druck-Kompensations-Elemente 20 ankoppelt. Hierzu kann die Steuerelektronik 22 entsprechend weiteren Aus führun gsbei - spielen Mittel zur Vermeidung von Frequenzverdopplung aufweisen. Hintergrund hierzu ist, dass sowohl bei einer positiven als auch bei einer negativen elektrischen Spannung, die beispielsweise aus dem Hochpegelsignal abgeleitet ist, es zu einer Ansteuerang des jeweiligen Dmck-Kompensations-Elements 20 (z.B. des Heizelements) kommt, auch wenn die Membran 12 sich bei einer negativen Spannung in eine andere Richtung bewegt als bei einer positiven Spannung. Um diesen Effekt der Frequenzverdopplung zu vermeiden, kann beispielsweise das gesamte Signal mit Hilfe eines geeigneten Amplitudenoffsets verschoben werden. Das Offset ist derart gestaltet, dass alle au tretenden Amplituden werte dasselbe Vorzeichen aufweisen. Es kann im Detail geeignet sein, das Offset so groß zu wählen, dass aus dem größten negativen Signalamplitudenwert der kleinste positive Amplituden- wert wird.
Entsprechend, weiteren Ausführungsbeispielen kann die Regelung 22 mit einem. Sensor 24, der im Inneren des Gehäuses 10' angeordnet ist, verbunden sein. Dieser Sensor 24 (z. B. Druck- oder Temperatursensor) dient dazu, thermodynamische Zustandsgrößen, wie z.B. den Druck oder die Temperatur, zu bestimmen und daraus das Steuersignal für die Druck- Kompensations-Elemente 20 anzupassen oder sogar abzuleiten. Die Ermittlung des erforderlichen Steuersignals kann beispielsweise durch einmalige Messung aus dem Sensorsignal abgeleitet und eingestellt werden. Insofern w ch den Sensor 24 eine Kalibrierung ermöglicht. Ferner ist es auch möglich, dass die Steuersignale (vgl. hier Heizspannung bzw. Steuerspannung der (aktiven) Kühl-Elemente oder Peltier-Elemente) für die Drack- Kompensations-Elemente 20 mittels einer Echtzeitverarbeitung der Sensorsignale adaptiv ermittelt wird (semi-aktive Steuerung) beziehungsweise direkt aus dem Sensorsignalen abgeleitet wird (voll-aktive Steuerung). Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Sensor 24 auch als Sensornetzwerk ausgeführt sein kann, das eine Vielzahl von Sensoren, die im Inneren des Gehäuses 10' angeordnet sind, umfasst.
Im Folgenden wird Bezug nehmend auf Fig. 2b der resultierende Frequenzgang für den Lautsprecher 5" mit den Mitteln zur Kompensation der Federsteifigkeit s bei kleinen Gehäusen 10' erörtert. Fig. 2b zeigt ein Diagramm des Impedanzverlaufs Z(f)" und den Amplitudenverlauf p(f)" für das Lautsprechergehäuse 5".
Im Vergleich zu dem Diagramm aus Fig. 3b ist zu erkennen, dass die Resonanzfrequenz fR" gegenüber der Resonanzfrequenz IR- wesentlich tiefer ausgebildet wird. Femer weist der Verlauf auch nicht ein derart stark ausgeprägtes Maximum auf. Infolgedessen ist der Frequenzgang p(f)" gegenüber dem Frequenzgang p(f)" im Bereich der Resonanzfrequenz fR» geglättet und zeichnet sich somit durch einen annähernd linearen Verlauf in diesem Bereich aus. An dem Frequenzgang p(f)" ist darüber hinaus zu erkennen, dass die untere Grenzfrequenz fc viel tiefer hinabreicht und somit eher dem Frequenzgang aus Fig. 3b für den großvolumigen Lautsprecher 5 gleicht als dem Frequenzgang aus Fig. 3d für den kleinvolumigen Lautsprecher 5', obwohl bei dem eingesetzten Lautsprechergehäuse 5" das Volumen gegenüber dem Lautsprecher 5' nicht verändert ist. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Frequenzcharakteristik hinsichtlieh Linearität und Fre- quenzspektrum trotz kleinen Gasvolumens V14' gegenüber einem herkömmlichen Lautsprecher erheblich verbessert ist.
Bezug nehmend auf Fig. 2a sei angemerkt, dass, auch wenn die Druck- Kompensations- Elemente 20 als Lamellen ausgeführt sind, eine maximale Oberfläche durch andere For- men, wie zum Beispiel ein das gesamte Gehäuse 10' auffüllendes, gasdurchlässiges Füllmaterial mit den integrierten Druck- ompensations-Elementen 20 erreicht werden kann, um so im Resultat einer Zielsetzung von schnellen Temperaturausgleichsvorgängen +/-
ΔΤΗ' gerecht zu werden. Dieses Füllmaterial kann beispielsweise ein offenporiger Schaum oder eine Wolle beziehungsweise Gewebe sein. Ferner wäre es auch denkbar, dass die Druck-Kompensations-Elemente 20 als Folie oder Lack im Inneren des Gehäuse 10*' aufgebracht sind. Grundlegend ist bei allen Ausführungsformen darauf zu achten, dass trotz Maximierung der aktiven Oberfläche der Wirkmechanismus des temperaturbeeinflussen- den Elementes gewährleistet ist. Im Falle der Verwendung von Nanotubes als Schaum ist beispielsweise auf die galvanische Kopplung aller Poren zu achten. Es sei darüber hinaus angemerkt, dass auch weitere Ansätze zur Erreichung von schnellen Temperaturausgleichsvorgängen + -ΔΤΐ4' denkbar sind. Beispielsweise spielt die Materialwahl und hierbei insbesondere die Wärmleitfähigkeit der verwendeten Komponenten eine wesentliche Rolle. Optimierungsmöglichkeiten bestehen in erster Linie bei der Wahl des Mediums (Gases) im Volumen Y14', das z.B. so gewählt ist, dass es eine hohe Wärmleitfähigkeit aufweist. Allgemein ausgedrückt heißt das, dass bevorzugterweise ein derartiges Gas eingesetzt wird, welches (trotz der vorherrschenden Trägheit bei Temperaturausbreitungsvorgängen) eine optimale bzw. schnelle Ausbreitung von Temperaturänderungen + -ΔΤ]4' in dem gesamten Gasvolumen Vi 4' ermöglicht, um dem oben angesprochenen Ziel hinsichtlich einer schnelleren Temperaturänderungsfähigkeit gerecht zu werden.
An dieser Stelle sei weiter angemerkt, dass auch, wenn die oben diskutierten Ausführungs- beispiele sich insbesondere auf geschlossene Gehäuse 10' bezogen haben, die Druck- Kompensations-Klemente 20 auch bei andersartigen Gehäusen, wie zum Beispiel Gehäusen mit einer Passiv-Membran oder ein Bassreflexgehäuse eingesetzt werden können. In anderen Worten ausgedrückt heißt das also, dass das eingeschlossene Gasvolumen Vj4' nicht notwendigerweise luftdicht eingeschlossen sein muss. Ferner wird angemerkt, dass der Bezug nehmend auf Fig. 1 und 2 dargestellte Lautsprecher
5" eine Vielzahl von Sehallwandlem 12 aufweisen kann. Ebenso kann der Schallwandler, der in der obigen Beschreibung als Kolbenschwinger mit einer trichterförmigen Membran dargestellt ist, auch anders ausgeführt sein. Auch wenn in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen die Mittel zur Temperatur- Beeinflussung als Druck-Kompensation- Elemente beschrieben wurden, wird an dieser Stelle angemerkt, dass diese auch anders ausgeführt sein können. Darüber hinaus müssen diese nicht notwendigerweise im Inneren des Gehäuses angeordnet sein. Entsprechend Ausführungsbeispielen wäre es also denkbar, dass die Mittel zur Temperatur- Beeinflussung von außen, z.B. mittels (Wanne-) Strahlung, die Temperatur des Gases in dem Gasvolumen beeinflussen, so dass infolgedessen eine Drackkompensation im Inneren erfolgt. Allgemein ausgedrückt heißt das, dass die Mittel zur Temperaturbeeinflussung unabhängig von dem jeweils eingesetzten Effekt zur Temperaturerzeugung und der Anordnung der Mittel gegenüber dem Lautsprechergehäuse dazu ausgebildet sind, eine Tempera- tur im Gasvolumen zu ändern und damit eine Drackkompensation durchzuführen.

Claims

1. Lautsprecher (5") mit folgenden Merkmalen; einem Schallwandler (12) mit einer Membran (12a'); einem Gehäuse (10'), das zusammen mit der Membran (12a') ein Gasvolumen (V14') einschließt; und
Mittel zur Temperatur-Beeinflussung (20) des Gasvoiumens (V14'), wobei die Membran (12a') ausgebildet ist, zu schwingen, sodass das Gasvoiumen (V14') gemäß einer Schwingung verändert wird, und wobei die Mittel zur Temperatur-Beeinflussung (20) ausgebildet sind, mit einer vom Audiosignal abhängigen, zeitvarianten Temperaturänderung in dem Gasvoiumen (Y14 ) einer Zustandsänderung aufgrund der Schwingung entgegenzuwirken.
2. Lautsprecher (5") mit folgenden Merkmalen: einem Schallwandler (12) mit einer Membran (12a'); einem Gehäuse (10'), das zusammen mit der Membran (12a') ein Gasvolumen (V14') einschließt; und
Mittel zur Temperatur-Beeinflussung (20) des Gasvoiumens (¥14'), wobei die Membran ( 12a') ausgebildet ist, zu schwingen, sodass das Gasvoiumen (V]4') und damit der Drack in dem Gasvolumen (V14') gemäß einer Schwingung verändert wird, und wobei die Mittel zur Temperatur-Beeinflussung (20) ausgebildet sind, mit einer Temperaturänderung in dem Gasvoiumen (V 14') einer ersten Druckänderung aufgrund der Schwingung entgegenzuwirken, wobei die Temperaturänderung eine zweite Druckänderung bewirkt, wobei die Temperaturänderung proportional zur zweiten Druckänderung ist.
3. Lautsprecher (5") gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel zur Temperatur- Beeinflussung (20) ein Druck-Kompensations-Element (20) umfassen, das ausgebildet ist, die Temperaturänderung in dem Gasvolumen (V14') zu bewirken, um ei- ner Druckänderung in dem Gasvolumen (V14') aufgrund der Schwingung entgegenzuwirken.
Lautsprecher (5") gemäß Anspruch 3, wobei das Drack-Kompensations-EIement (20) ausgebildet ist, bei Anliegen einer Heizspannung eine Temperaturerhöhung des das Druck- Kompensations-Element (20) umgebende Gasvolumens (Vi 4') zu bewirken.
Lautsprecher (5") gemäß Ansprach 3 oder 4, wobei das Druck-Kompensations- EIement (20) ein thermoakustisches Wandlerelement und/oder Kohlcnstof nano- röhrchen umfasst.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Druck- Kompensations-Element (20) in Form eines Gewebes, einer Folie oder eines Lackes im Inneren des Gehäuses ( 10') angerordnet ist.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Druck - Kompensations-Element (20) ausgebildet ist, um bei Anliegen einer oszillierenden Heizspannung eine oszillierende Expansion des Gasvolumens Vu ) zu erreichen.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Druck- Kompensations-Element (20) ausgebildet ist, eine Temperaturverringerung des das Druck-Kompensations-Element (20) umgebende Gasvolumens (Vi 4') zu bewirken.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das Druck- Kompensations-Element (20) einen passiven Kühlkörper und/oder ein Peltierele- ment umfasst.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, das ferner ein weiteres Druck-Kompensations-Element (20) aufweist, das ausgebildet ist, um eine Temperaturverringerung des das Druck-Kompensations-Element (20) umgebende Gasvolumens (V i 4') zu bewirken.
Lautspreeher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, der femer eine elektrische Schaltung (22) aufweist, die ausgebildet ist, das Druck-Kompensations-Element (20) mit einem Wechselsignal zur Ansteuerung des Schall wandlers (12) elektrisch zu koppeln. Lautsprecher (5") gemäß Ansprach 1 1 , wobei die elektrische Schaltung (22) Mittel zur Vermeidung vo renzverdopplung aufweist.
Lautsprecher (5") gemäß Anspruch 1 1 oder 12, wobei die elektrische Schaltung (22) ausgebildet ist, das Druck-Kompensations-Element (20) nur unterhalb der Grund-Resonanzfrequenz des Schallwandlers (12) elektrisch zu koppeln.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei die elektrische Schaltung (22) ausgebildet ist, das Druck-Kompens at ion s- F lern en t (20) mittels eines von dem Wechselsignal zur Ansteuerang des Schallwandlers (12) abgeleiteten Steuersignals zu steuern, sodass die Schwingung der Membran, die mittels des Wechselsignals gesteuert wird, unterstützt wird.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei die elektrische Schaltung (22) mit einem Drucksensor (24) im Inneren des Gehäuses (10') verbunden ist, sodass das Druck-Kompensations-Element (20) auf Basis einer detektierten Druckänderung ansteuerbar ist.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 15, wobei das Druck- Kompensations-Element (20) mittels Lamellen oder einem offenporigen Schaum im Inneren des Gehäuses (10') angeordnet ist, um eine maximale Oberfläche auszubilden.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Anspräche 3 bis 16, wobei das Gehäuse (10') geschlossen ist.
Lautsprecher (5") gemäß einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei das Gasvolumen (VH') ausgebildet ist, eine adiabate und isobare Zustandsänderung durchzuführen.
Lautsprecher (5") gemäß Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Druckänderung einander entgegengesetzt sind.
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