NL7908511A - Elektrostatische luidspreker. - Google Patents

Description

* t S/Sch/lh/1075

Elektrostatische luidspreker.

De uitvinding heeft betrekking op een luidspreker van het elektrostatische type en in het bijzonder op een elektrostatische luidspreker, die is voorzien van een afschermfölie voor het hermetisch afschermen van een veld-5 elektrode en een membraan voor een luidsprekereenheid.

Een gebruikelijke condensatorluidspreker bevat een membraan, dat is geplaatst tussen twee onderling evenwijdige en tegengesteld gerichte veldelektroden en is werkzaam voor het aanleggen van een signaalspanning over 10 de twee veldelektroden voor het op die wijze doen oscilleren van het membraan,* waardoor geluidsdruk wordt opgewekt .

In dit geval neemt de membraanaandrijfkracht toe 2 in evenredigheid met l/d , waarin d de afstand van de 15 ruimte tussen de veldelektrode en de membraan is. Voor het verbeteren van de gevoeligheid wordt er derhalve de voorkeur aan gegeven, de afstand d zo klein mogelijk. te maken.

Indien evenwel de afstand d klein wordt, wordt de afstand tussen twee veldelektroden eveneens klein, waar-20 door de spanning V , waarbij ontlading tussen de twee

O

veldelektroden optreedt, wordt verlaagd, in overeenstemming met de wet van Paschen.

In het geval, waarin gebruik, wordt gemaakt van een spanningsverhogingstransformator met een transformatie-25 verhouding van 1:70 treedt een vonkontlading op bij d = 0,3 mm en bij een uitgangsspanning van een vermogingsversterker van 26 Vrmg (rms = root mean square, d.w.z.: de effectieve waarde). In de praktijk evenwel is de ontladingsinleidings-spanning geringer dan 26V^s tengevolge van de invloed van 30 het randeffekt van openingen in de veldelektroden, vervuiling en de luchtvochtigheid.

In het bijzonder in het verval, waarin als pro-¥ grammabron een kortgeleden opgenomen grammofoonplaat met een groot dynamisch bereik wordt weergegeven wordt, zoals 790 85 1 1

V

-2- bekend is, een spanning van enkele tientallen volts af gegeven aan de uitgangsaansluiting van de vermogensverster-ker bij instantane piekwaarden. Op deze wijze bestaat het gevaar, dat een vonkontlading optreedt.

5 Indien een ingangsspanning boven de genoemde ont- ladingsspannino V een vonkontladincr tussen de veldelek- c troden veroorzaakt, wordt het membraan onderworpen aan een lokale temperatuurstijging. Op deze wijze worden zeer kleine gaatjes gevormd in het membraan, waardoor het eigen-10 trillingspatroon wijzigingen ondergaat, hetgeen de geluidskwaliteit beïnvloedt.

In het uiterste geval groeien de zeer kleine gaatjes tot grote gaten, hetgeen het weergeven van geluid in het basgebied onmogelijk maakt.

15 Teneinde de bovengenoemde nadelige vonklading te vermijden is reeds voorgesteld, een begrenzingsschakelaar, bijvoorbeeld een-posiatoy,aan te brengen in de spannings-verhogingstransformator van de condensatorluidspreker.

Een dergelijke maatregel is evenwel niet werkzaam voor 20 instantane pulsvormige ingangssignalen.

Ook is reeds voor een gas gevulde- luidspreker voorgesteld, waarin een luidspreker eenheid, bestaande ui.t een veldelektrode en een membraan, is gerangschikt in een atmosfeersvan teflóncarbonfluoridegas of diergelijke, bij-25 voorbeeld zwavelhexafluoridëgas of freon C of dergelijke, dat een hoge ontladingsisolatiedö.orslagspan-ning bezit en een uitstekend boogdovend vermogen. Toepassing van dergelijke gasgevulde luidspreker iverzekert een verhoging van de ingangsspanning, die ongeveer viermaal 30 zo hoog is als die van de gebruikelijke luidspreker. In een dergelijke gasgevulde luidspreker wordt gebruik gemaakt van een afschermfolie, dat in staat is tot het hermetisch afschermen van het daarin opgesloten gas en het overdragen van de door de luidspreker opgewekte geluidsdruk met een 35 goed rendement. De afschermfolie is van een deklaag voorzien ter plaatse van dat gedeelte van de luidspreker, dat naar de luidsprekereenheid is gericht. De afschermfolie moet zijn vervaardigd uit materiaal, dat een afschermeffekt 790 85 1 1 -3- geeft, en wel niet alleen ten aanzien van het verhinderen van diffusie van het in de luidspreker aanwezige, ontlading voorkomende gas, maar ook het verhinderen van het doordringen van gas, bijvoorbeeld waterdamp of dergelijke,’ 5 van de omgeving naar binnen in de luidspreker, terwijl de geluidsafstraling niet verhinderd mag worden. Een dergelijk gasafschermfolie bestaat gewoonlijk ui polyethyleen-teref-thalaat en dient een betrekkelijk grote dikte te hebben, namelijk enkele tientallen pn. Daardoor verkrijgt het af-10 schermfolie een grote massa, waardoor in het bijzonder in het hoog frequente gebied verzwakking optreedt, waardoor de aan de condensatorluidspreker eigen karakteristieken niet kunnen worden verkregen.

De uitvinding stelt zich derhalve ten doel, een 15 elektrostatische luidspreker te verschaffen, die niet is behebd met de bovengenoemde nadelen volgens de stand der techniek.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaf-fèn van een elektrostatische luidspreker, waarin geen be-20 grenzingseenheid, zoals een posistor, in de transformator behoeft te zijn opgenomen.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een elektrostatische luidspreker met een geringe vochtoverdracht en een geringe gasoverdracht.

25 Weer een verder doel van de uitvinding is het ver schaffen van een elektrostatische luidspreker, waarin een afschermfolie stevig is bevestigd.

Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een elektrostatische luidspreker, die is 30 voorzien van een relatief dun afschermfo'lie met een geringe massa, waardoor slechts een geringe verzwakking in het hoger frequente audiogebied optreedt.

Volgens een kenmerk van de uitvinding wordt een elektrostatische luidspreker verschaft, omvattende een 35 luidsprekereenheid met een veldelektrode en een membraan, aangebracht in een door een afschermfolie hermetisch a£-geschermde ruimte, welk afschermfolie bestaat uit een buigzaam vel en een dunne metaallaag, die als deklaag is 790 85 1 1 9· β * -4- aangebracht op het gehele oppervlak van het buigzame vel, enwel aan tenminste één zijde daarvan.

Verdere kenmerken en bijzonderheden van de luidspreker volgens de uitvinding zullen worden genoemd aan 5 de hand van de bijgevoegde tekening. Hierin tonen:

Figuur 1 een langsdwarsdoorsnede van een uitvoe-ringsvoorbeeld van een elektrostatische luidspreker volgens de uitvinding;

Figuur 2 op vergrote schaal een gedeeltelijke 10 dwarsdoorsnede;

Fi'g.3 op vergrote schaal een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een ander uitvoeringsvoorbeeld van een elektrostatische luidspreker volgens de uitvinding; en

Figuur 4 en 5 elk een grafische weergave van 15 onderzoeksresultaten.

Nu zal aan de hand van de tekening een uitvoeringsvoorbeeld van een elektrostatische luidspreker volgens de uitvinding worden beschreven. In figuur 1 verwijst het getal 1 naar een trillingsfolie, d.w.z., een membraan.

20 Ter weerszijden van het membraan 1 zijn twee veldelektro-den geplaatst, d.w.z. stationaire elektroden 2,2, die elk zijn voorzien van een aantal openingen en zijn vervaardigd van bijvoorbeeld.metaalfolie. Het verwijzingsgetal 3 toont een steungestel voor het steunen van het membraan 1 en de 25 veldelektroden 2,2 in een gegeven positie.; stroomtoevoer aansluitingen (niet getekend) zijn met de veldelektroden 2,2 verbonden. Aan beide zijvlakken van het steungestel 3 zijn in de vorm van een deklaag afschermfolies 4,4 aangebracht, die te zamen met de steungestellen 3,3 een hermet 30 tisch afgesloten ruimte 5 begrenzen. In de ruimte 5 is een luidsprekereenheid 6, omvattende het membraan 1 en de veldelektroden 2,2, aangebracht. Lucht met de geringst mogelijke vochtigheid is ingelaten in de hermetisch afgesloten ruimte 5. Ook kan in plaats van lucht freon kool-35 stoffluoride-gas of dergelijke, zoals zwavelhexafluoride SFg of freon C C12F2, welke gassen een lading voorkomende werking bezitten, zijn ingelaten in de hermetisch afgesloten ruimte 5.

7908511 Het afschermfolie 4 bestaat uit een buigzaam vel -5- 4a en een aan het buitenvlak daarop in de vorm van een deklaag aangebrachte dunnen metaallaag 4b, die zich over het hele oppervlak uitstrekt.

Het buigzame vel 4a kan bestaan uit een hoog mole-5 culaire film, bijvoorbeeld polyethyleenterefthalaat (PET) met een dikte in de grote orde van 2-25 pm, polyethyleen (PE) met een dikte in de grote orde van 10-25 pm, poly-propyleen (PP) met een dikte in de grote orde van 10-25 ƒum, polyvynidenchloride (PVDC) met een dikte in de grote orde 10 van 1-30 jam, nylon 66 met een dikte in de grote orde van 10-30 jüm, of dergelijke.

De dunne metaallaag 4b kan zijn uitgevoerd als een metalen element, het materiaal waarvan is gekozen uit de groep, die omvat: aluminium, zink, tin, goud, zilver, 15 titanium, koper of dergelijke, danwel een legering, bijvoorbeeld SüS-roestvaststaal of 'dergelijke.

Voor het in de vorm van een deklaag aanbrengen van de dunne metaallaag 4b op de hoogmoleculaire 'film 4a kan een afzetwerkwijze in vacuum met behulp van een weer-20 standsverwarmingssysteem worden gebruikt, een dampafzet- werkwijze door middel van een ionenstraalverwarmingssysteem of dergelijke, terwijl volgens deze werkwijzen ook. een elektrisch veld kan worden aangebracht tussen een opdamp-bron en de hoogmoleculaire film voor het verhogen van de ' 25 hechtsterkte. Gunstig is bovendien het toepassen van een sputtermethode, waarmee het voordeel wordt verkregen, dat zeer kleine gaatjes zeer moeilijk kunnen optreden in de dunne metaallaag.

Het uit polyethyleenterefthalaat (PET), met een dikte 30 in de grote orde van 10-25 pm bestaande buigzame vel is betrekkelijk sterk en aluminium is daar in fijnverdeelde toestand op gehecht. Bovendien laat aluminium zich gemakkelijk behandelen, zodat een combinatie van PET en aluminium goed bewerkbaar is.

35 Figuur 4 toont een grafische weergave van het resultaat van experimentele onderzoekingen ten aanzien van de relatie tussen de dikte van de dunne metaallaag (in R) en de zuurstofdoorlaatbaarheid (cc/cm^.24.Hrs.atm).

790 85 1 1 9 é -6-

Figuur 4 toont de onderzoeksresultaten aan de PET (dikte 12 pm) , PE (dikte 25 pa) en PP (dikte 25 pm) vellen, waarop de dunne aluminiumlaag is opgedampt.

Zoals blijkt uit de in figuur 4 weergegeven onder-5 zoeksresultaten krijgt, indien de dikte van de dunne mstaal-laag in de orde van 400-1000 £ ligt, de zuurstofdoorlaatbaarheid, een waarde die praktische toepassing van de luidspreker mogelijk maakt. De zuurstofdoorlaatbaarheid voor een dikte van de dunne metaallaag in bijvoorbeeld grote orde van 800 10 £ is tot 1/100 gereduceerd van de waarde in het geval, waarin de dunne metaallaag afwezig is.

Figuur 5 toont een grafiek van het resultaat van onderzoekingen ten aanzien van de relatie tussen de dikte in £ van de dunne metaallaag en de vochtdoörlaatbaarheid 15 (g/in .24 uur) (40°C) . Figuur 5 toont de onderzoeksresultaten van het PET-vel (12 pm dikte), waarop de dunne alu~ miniumlaag is ..opgedampt.

Zoals blijkt uit het in figuur 5 weergegeven onderzoeksresultaat krijgt, wanneer de dikte van de dunne metaal-20 laag zich. in de grote orde van 400-1000 £ bevindt, de vocht-doorlaatbaarheid een waarde, waardoor de luidspreker praktisch toepasbaar is.

De vochtdoorlaatbaarheid, die wordt verkregen, indien de dikte van de dunne metaallaag zich. in de grote orde 25 van bijvoorbeeld 600 £ bevindt, is tot 1/10-0 gereduceerd in vergelijking tot het geval, waarin de metaallaag afwezig is.

De vochtdoorlaatbaarheid van de vellen, bestaande uit PET, PE, PP, PVDC, en nylon 66, waarop een dunne dek-30 laag uit metaal met een dikte van 600 £ is aangebracht, in vergelijking met telkens hetzelfde vel, waarop geen dunne metaallaag is aangebracht, is in de volgende tabel weergegeven.

790 85 1 1 %- -7-

TABEL

Vochtdoorlaatbaarheid " ~~T

Veltype .- —- __ {g/m2.24Hrs) (40°c)_

dikte 0 A I alkte 600 A

•PST . 45 ~~ n 5 (I2ym ; dikte) .= - .

25 n g {25jna dikte) ’ PP 20 t n (25}ja dikte) ' SVDC . ; 2.3 * Q 5 C20ym dikte) - ·;

Nylon 66 250 η ς {15ya dikte)---' .

Evenals de vochtdoorlaatbaar van het PET-vel volgens figuur 5 krijgt de vochtdoorlaatbaarheid van de PE, PP, PVDC en nylon 66-vellen, die elk zijn bedekt met de dunne metaallaag met een dikte in de grote orde van 5 meer dan 600 & een lage en in hoofdzaak konstante waarde.

Zoals uit het voorgaande blijkt, verkrijgen zowel de gasdoorlaatbaarheid als de vochtdoorlaatbaarheid van het hoogmoleculaire vel, dat is bedekt met de dunne metaallaag met een dikte in de grote orde van 400-1000 £, een 10 waarde, die aanzienlijk kleiner is dan die van het corresponderende hoogmoleculaire vel, dat niet is bedekt met de dunne metaallaag, die praktisch gebruik, van de luidspreker mogelijk maakt.

Bij voorkeur wordt de dikte van de dunne metaal-15 laag niet groter dan 1000 S. gekozen, aangezien anders de afschermfolie zelf een vergrote stijfheid gaar vertonen, waardoor hogere frequente geluiden een Verzwakking zullen ondergaan.

Figuur 3 toont een ander uitvoeringsvoorbeeld van 20 de elektrostatische luidspreker volgens de uitvinding.

Volgens dit uitvoeringsvoorbeeld bestaat een afschermfolie 7908511 / » -8- 4 uit een buigzaam vel 4a uit hoogmoleculair foliemateriaal, bijvoorbeeld PET, PE, PP, PVDC, nylon 66, of dergelijke, dat aan beide oppervlakken, d.w.z. zowel binnen als buiten, van een dunne metalen deklaag 4b, 4b uit aluminium of der-5 gelijke is voorzien. In dit geval kan het afschermfolie 4 een geringe dikte en corresponderend lage massa bezitten.

De som van de dikten van de metaallagen, die zijn aangebracht op de buitenzijde en de binnenzijde van het buigzame vel 4a, is in het gebied van 400-1000 £ gekozen, maar 10 overschrijdt de waarde 1000 & niet. Een dergelijke maatregel geniet de voorkeur voor weergave van geluid in het hogere frequente gebied.

In de tekening is niet weergegeven, dat aan beide veldelektroden 2,2 volgens figuur 1 twee aansluitklemmen 15 van de secondaire wikkeling van de transformator, waarvan de primaire wikkeling een geluidssignaal ontvangt, zijn aangesloten. Het membraan 1, dat bestaat uit een niet-elektreet/hoogmoleculaire film, is aan tenminste één van zijn oppervlakken voorzien van een oppervlaktebehandelings-20 of ladingverhinderingsmiddel, terwijl een bron van polariserende gelijkstroom is verbonden met het membraan 1 en een midden aftakking van de secondaire wikkeling. Een dergelijke maatregel is niet vereist voor het membraan 1 uit een elektreart/hoogmoleculaire film.

25 In een condensatorluidspreker van het type met een elektreet als achterelektrode zijn die oppervlakken van .de veldelektroden 2,2, die tegengesteld gericht zijn aan het membraan 1, bedekt met de elektreet/hoogmoleculaxre film en het membraan 1 uit de niet-elektreet/hoogmoleculaire ' 30 film is aan zijn beide vlakken voorzien van een oppervlakte-behandelings- of ladingverhinderingsmiddel.

Zoals reeds is opgemerkt verschaft de uitvinding een elektrostatische luidspreker met een afschermfolie, waarvan de vocht- en gasdoorlaatbaarheid klein kan worden 35 gemaakt zonder de mechanische en de akoustische eigneschap-pen van de luidspreker te verslechteren.

Zelfs indien de afstand tussen de twee elektroden klein wordt gemaakt, treedt daardoor de vonkontlading 790 85 1 1 —9— slechts moeilijk op, zodat praktisch geen zeer kleine gaatjes in het membraan kunnen ontstaan tengevolge van een vonkontlading. Sr bestaat derhalve nagenoeg geen gevaar, dat de luidspreker te leiden krijgt aan veranderingen in 5 het eigen trillingspatroon van het membraan, waardoor de geluidskwaliteit nadelig zou worden beinvloed.

» 79 0 8 5 :1

Claims (8)

1. Elektrostatische of condensator-luidspreker, omvattende een luidsprekereenheid met een veldelektrode en een membraan, aangebracht in een hermetisch door een afschermfolie afgeschermde ruimte, met het kenmerk,'dat het 5 afschermfolie bestaat uit een buigzaam vel en een dunne metaallaag, die aan tenminste één van de zijvlakken daarvan over dat hele oppervlak in de vorm van een deklaag is aangebracht.

2. Luidspreker volgens conclusie 1, 10 met het kenmerk, dat de dunne metaallaag in de vorm van een deklaag is aangebracht op het gehele oppervlak van zowel het buiten- als het binnenvlak van het buigzame vel.

3. Luidspreker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de genoemde ruimte is gevuld met een 15 ontlading verhinderend gas.

4. Luidspreker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het afschermfolie bestaat uit een buigzaam vel en een daarop opgedampte dunne metaallaag.

5. Luidspreker volgens, conclusie 1, 20 met het kenmerk, dat het afschermfolie bestaat uit een flexibel vel en een daarop door een sputterbewerking op aangebrachte dunne deklaag uit metaal.

6. Luidspreker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de op het buigzame vel aangebrachte 25 dunne metalen deklaag een dikte bezit van minder dan 100Q

7. Luidspreker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de op het buigzame vel aangebrachte dunne metalen deklaag een dikte van 400-10.00 & bezit.

8. Luidspreker, omvattende een luidsprekereenheid 30 met een veldelektrode en een membraan, aangebracht in een hermetisch door een afschermfolie afgeschermde ruimte, met het kenmerk, dat het afschermfolie bestaat uit een buigzaam vel uit polyethyleenterefthalaat en een daarop aangebrachte dunne aluminium deklaag, die zich uitstrekt 35 over het hele oppervlak van tenminste één zijvlak van dat buigzame vel. 790 85 1 1