WO2013135403A1

WO2013135403A1 - Horn-lautsprecherbox

Info

Publication number: WO2013135403A1
Application number: PCT/EP2013/050837
Authority: WO
Inventors: Thomas Müller
Original assignee: ProAudio Technology GmbH
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-09-19
Also published as: EP2826259A1; DE102012102228A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox umfassend ein Gehäuse mit einem Horn und mehrere im Inneren des Gehäuses angeordnete Lautsprecher, wobei das Horn einen Hornhals mit mindestens einer Halsöffnung und einen Hornmund aufweist. Um eine Horn-Lautsprecherbox mit hohem Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringer Baugröße zu schaffen, die eine hohe Wiedergabetreue aufweist, wird ein Parametersatz für die Größe von Hornhals, Hornmund und Hornlänge sowie das Vorkammer- und Rückkammervolumen vorgeschlagen. Der Parametersatz ermöglicht außerordentlich kompakte äußere Abmessungen sowie ein relativ geringes Gewicht der Lautsprecherbox, wobei gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad bei hoher Wiedergabetreue erreicht wird.

Description

Horn-Lautsprecherbox

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox umfassend ein Gehäuse mit einem Horn und mehrere im Inneren des Gehäuses angeordnete Lautsprecher, wobei das Horn einen Hornhals mit zwei Halsöffnungen und einen Hornmund aufweist.

Als Horn bzw. Horn-Lautsprecherbox bezeichnet man in der Beschallungstechnik eine Gattung von Lautsprecherboxen, bei denen mindestens ein Lautsprecher über einen genau

definierten, im Querschnitt zunehmenden Schallkanal, das sogenannte Horn, an die Umgebung angekoppelt ist. Das Horn erstreckt sich von dem Hornhals bis zum Hornmund. Der

Hornhals bildet dabei die kleinere Endfläche des Horns an der üblicherweise direkt oder indirekt mindestens ein

Lautsprecher angebracht ist. Der Hornmund ist die größere Endfläche des Hornes, die die Schallwellen an die Umgebung abgibt. Die Lautsprecher der Horn-Lautsprecherbox sind derart an dem Hornhals angeordnet, dass eine Seite der

Lautsprechermembran auf das Horn und die andere Seite in das Innere des Gehäuses der Lautsprecherbox arbeitet.

Ein wesentliches Merkmal von Horn-Lautsprecherboxen besteht darin, dass die Schallwellen von dem Horn gebündelt und gerichtet abgestrahlt werden, bei einem Wirkungsgrad, der andere Konzepte von Lautsprecherboxen übertrifft. Aufgrund der Richtwirkung und des hohen Wirkungsgrades kommen Horn- Lautsprecherboxen insbesondere im Bereich der professionellen Beschallung großer Flächen, wie beispielsweise Fußballstadien oder der Beschallung großer Volumina, wie Konzertsälen, zum Einsatz.

Ein Nachteil von Horn-Lautsprecherboxen, insbesondere für tiefe Frequenzen besteht darin, dass diese üblicherweise recht groß bauen und die Schallführung in dem Horn Resonanzen hervorrufen kann. Die Baugröße erschwert den Transport derartiger Horn- Lautsprecherboxen, der jedoch für wechselnde Einsatzorte im Bereich der professionellen Beschallung von großer Bedeutung ist. Des Weiteren ist die Wiedergabetreue von Horn- Lautsprecherboxen aufgrund von Verzerrungen teilweise nicht optimal .

Aus der US 4,923,031 ist ein gattungsgemäßer Hornlautsprecher mit zwei am Hornhals gegenüberliegenden Halsöffnungen und Bassreflexaustrittsöffnungen bekannt. Das zunächst

zylindrische Horn erweiteret sich erst außerhalb des Gehäuses der Lautsprecherbox, so dass dieses recht groß baut und schlecht zu transportieren ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Horn-Lautsprecherbox mit hohem Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringer Baugröße zu schaffen, die eine hohe Wiedergabetreue aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Lautsprecherbox der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass der Hornhals eine erste und eine zweite Halsöffnung aufweist, deren Austrittsfläche jeweils eine Größe zwischen 120 cm² bis 200 cm² aufweist, zwischen der ersten Halsöffnung und dem ersten Lautsprecher eine erste Vorkammer mit einem

Vorkammervolumen in einem Bereich von 0,1 Liter - 0,3

Liter angeordnet ist, zwischen der zweiten Halsöffnung und dem zweiten Lautsprecher eine zweite Vorkammer mit einem Vorkammervolumen in einem Bereich von 0,1 Liter - 0,3

Liter angeordnet ist, der Hornmund eine Größe zwischen 2200 cm bis 3000 cm² aufweist, - die Länge des Horns zwischen 35 cm bis 45 cm beträgt, das Gehäuse zwei Bassreflexkanäle aufweist das Rückkammervolumen im Inneren des Gehäuses im Bereich von 20 Liter bis 30 Liter liegt und der erste und der zweite Lautsprecher jeweils als Tiefmittelton-Lautsprecher mit einem Durchmesser von maximal 10 Zoll ausgestaltet sind.

Die Einhaltung der vorstehend genannten Parameter für die Größe von Hornhals, Hornmund und Hornlänge sowie das

Vorkammer- und Rückkammervolumen ermöglicht außerordentlich kompakte äußere Abmessungen sowie ein relativ geringes

Gewicht der Lautsprecherbox, wobei gleichzeitig ein hoher

Wirkungsgrad bei hoher Wiedergabetreue erreicht wird. Durch das Vorsehen einer Vorkammer mit einem Vorkammervolumen in einem Bereich von 0,1 - 0,3 Liter werden höhere Frequenzen der beiden auf das Horn arbeitenden Lautsprecher,

insbesondere Tiefmitteltonlautsprecher, gedämpft.

Eine nach der erfindungsgemäßen Lehre ausgeführte Horn- Lautsprecherbox der Anmelderein zeichnet sich durch die nachfolgenden Leistungsdaten aus:

Die Horn-Lautsprecherbox erzeugt im Mittel einen Schalldruck von 108 dB bei 1 Watt / Im und einen maximalen, in einem Meter Abstand zu der Horn-Lautsprecherbox gemessenen

Schalldruck von 138 dB. Die Leistung beträgt 500 Watt

Dauerbelastung und 1000 Watt kurzzeitig (Peak) . Die

Außenabmessung betragen etwa 60 x 60 x 60 cm. Der erste und der zweite Lautsprecher der Lautsprecherbox sind als

Tiefmittelton-Lautsprecher mit einer Bandbreite in einem Bereich zwischen 50 - 2000 Hz ausgeführt. Die erfindungsgemäße Lautsprecherbox ermöglicht aufgrund ihrer besonderen Parameter erstmals den Einsatz von

Tiefmittelton-Lautsprechern mit einem Durchmesser von maximal 10 Zoll, insbesondere von maximal 8 Zoll bei einem

vergleichbaren Schalldruck, wie er bei herkömmlichen Horn- Lautsprecherboxen mit Lautsprechern mit 18 Zoll Durchmesser erreicht wird.

Die beiden im Durchmesser kleineren Lautsprecher haben bedingt durch die geringere bewegte Masse (Membran) ein besseres Aus- und Einschwingverhalten, als dies bei größeren Lautsprechern der Fall ist. Hierdurch wird die Impulstreue erhöht und damit die Widergabetreue der Horn-Lautsprecherbox verbessert. Der Einsatz von zwei Tiefmittelton-Lautsprechern anstelle eines einzigen Tiefmittelton-Lautsprechers erlaubt eine tiefere untere Grenzfrequenz durch Kopplung der beiden Lautsprecher untereinander. Die erfindungsgemäß in der

Vertikalen übereinander angeordneten beiden Tiefmittelton- Lautsprecher erzeugen eine vertikale Richtwirkung, die eine höhere Reichweite des Schalls zur Folge hat.

Eine weitere Steigerung des Wirkungsgrads der Lautsprecherbox im Bereich der Resonanzfrequenz der beiden Lautsprecher wird dadurch erreicht, dass das Gehäuse zwei Bassreflexkanäle aufweist. Trotz der kompakten Abmessungen wird dadurch die Wiedergabe in dem für das menschliche Ohr relevanten

Tieftonbereich verbessert. Die Resonanzabstimmung erfolgt über die Länge und den Durchtrittsquerschnitt der beiden Bassreflexkanäle, deren Mündungen deren Austrittsflächen jeweils eine Größe zwischen 80 cm² bis 120 cm² aufweisen.

Vorzugsweise ist die Eintrittsfläche in jeden der beiden Bassreflexkanäle kleiner als die Mündung, wodurch Strömungsgeräusche in den Bassreflexkanälen vermieden werden. Die Mündung der Bassreflexkanäle ist wie auch der Hornmund vorzugsweise rechteckig. Die rechteckigen Mündungen der

Bassreflexkanäle, die sich über die gesamte Breite des

Hornmundes erstrecken, lassen sich in Bezug zu dem Boden der Lautsprecherbox platzsparend oberhalb und unterhalb des

Hornmundes an der Vorderseite des Gehäuses der

Lautsprecherbox anordnen. Für die gerichtete Abstrahlung bei hoher Wiedergabetreue ist das Horn achsensymmetrisch zu einer geraden Hornachse

ausgebildet. Hierdurch wird ein besonders linearer

Frequenzgang erreicht. Um mit der Horn-Lautsprecherbox nicht nur die Tiefmittelton- Frequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 50 - 2000 Hz, sondern darüber hinaus auch die Mittelhochton-Frequenzen in einem Bereich zwischen 800 - 20.000 Hz übertragen zu können, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung in dem Horn ein Mittelhochton-Lautsprecher, insbesondere koaxial zur Hornachse angeordnet. Die Mündung des Mittelhochton- Lautsprechers befindet sich vorzugsweise in der Ebene des Hornmundes . Die Parameter der erfindungsgemäßen Lautsprecherbox erlauben es, dass die Seitenwände des Lautsprechergehäuses von der den Hornmund aufweisenden Vorderseite in Richtung der Rückwand des Lautsprechergehäuses aufeinander zulaufen. Als

Gehäuseform ergibt sich ein gerades Prisma mit einem

gleichschenkligen Trapez als Grund- und Deckfläche. Hierdurch wird das Transportvolumen und Gewicht der erfindungsgemäßen Lautsprecherbox noch einmal reduziert.

Um Resonanzen in dem Horn der Lautsprecherbox zu reduzieren, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung der Querschnitt des Horns in einem Abschnitt in drei Zellen geteilt. Der Abschnitt erstreckt sich maximal über die Hälfte der

Hornlänge ausgehend von dem Hornhals. Die Teilung kann beispielsweise mit Hilfe von Trennplatten erfolgen. Sofern die Halsöffnungen in Bezug zu der Bodenfläche des Gehäuses übereinander angeordnet sind, können horizontal verlaufende Trennplatten den Abschnitt des Horns in eine obere, eine mittlere und eine untere Zelle unterteilen. Die Trennplatten teilen die Halsöffnungen vorzugsweise mittig, so dass jeder der beiden Lautsprecher in zwei Zellen, nämlich die obere und die mittlere Zelle bzw. die untere und die mittlere Zelle des Horns arbeitet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße

Lautsprecherbox,

Figur 2 eine Seitenansicht der Lautsprecherbox nach Figur

1,

Figur 3 eine Frontansicht der Lautsprecherbox nach Figur

1 sowie

Figur 4 eine Frontansicht nach Figur 3 ohne Darstellung des Mittelhochton-Lautsprechers.

Die erfindungsgemäße Lautsprecherbox umfasst ein Gehäuse (1) mit zwei Seitenwänden (3), einer Rückwand (4), einem Boden (5) sowie einem Deckel (6) . Die Seitenwände (3) laufen von der Vorderseite (2) des Lautsprechergehäuses in Richtung von dessen Rückwand (4) aufeinander zu. In dem Gehäuse (1) der Lautsprecherbox ist ein Horn (7) angeordnet, das sich von einem Hornhals (8) in Richtung eines Hornmundes (9)

erstreckt. Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2

ersichtlich, erweitert sich der Querschnitt der Horns (7) vom Hornhals (8) in Richtung des Hornmundes (9) . Der Hornhals (8) weist in Bezug zu dem Boden (5) zwei vertikal übereinander angeordnete rechteckige Halsöffnungen (10) auf. Die

Halsöffnungen weisen jeweils eine Austrittsfläche von 180 cm² auf, mit der sie in das Horn (7) münden.

Der Hornhals (8) wird von einer parallel zum Hornmund (9) verlaufenden Schallwand (11) gebildet, die sich zwischen den Seitenwänden (3) erstreckt, jedoch an der Oberseite im

Abstand von dem Deckel (6) und an der Unterseite im Abstand von dem Boden (5) unter Ausbildung je einer Öffnung (12) endet. Im Übrigen wird das Innere (13) des Gehäuses (1) durch die oberen und unteren Begrenzungswände (14a, b) sowie die seitlichen Begrenzungswände (15a, b) des Horns (7) sowie die Rückwand (5) des Gehäuses begrenzt.

Das Gehäuse (1) weist darüber hinaus zwei Bassreflexkanäle (16a, b) auf, die in Bezug zu dem Boden (5) des Gehäuses (1) oberhalb und unterhalb des Horns (7) angeordnet sind. Die rechteckigen Mündungen (17a, b) der Bassreflexkanäle (16a, b) erstrecken sich über die gesamte Breite des Hornmundes (9), der ebenfalls rechteckig ist. Aufgrund des Verlaufs der

Seitenwände (3) nimmt der über die gesamte Länge des

Bassreflexkanals (16a, b) rechteckige Durchlassquerschnitt von den Mündungen (17a, b) bis zu den Einlässen (18a, b) kontinuierlich ab.

An der dem Inneren (13) des Gehäuses (1) zugewandten Seite der Schallwand (11) sind ein erster Tiefmittelton- Lautsprecher (19a) und ein zweiter Tiefmittelton-Lautsprecher (19b) angeordnet. Zwischen den Halsöffnungen (10) und dem Korb der Tiefmittelton-Lautsprecher (19a, 19b) befindet sich jeweils eine Vorkammer (20a, b) . Die Vorkammer (20a, b) , die lediglich ein geringes Volumen aufweist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine die Halsöffnung (10) jeweils umgebende Ausfräsung in der Schallwand (11) ausgeführt, wobei der Korb des Tiefmittelton-Lautsprechers jeweils die

Ausfräsung umgibt. Da der Membran-Durchmesser der als

Tiefmitteltöner ausgebildeten Lautsprecher (19a, 19b) größer als die Halsöffnung (10) ist, kommt es in der Vorkammer zu einer Dämpfung der höheren Frequenzanteile.

Das Vorkammervolumen entspricht dem Volumen der Halsöffnung in der Schallwand (11) zuzüglich des Volumens der die

Halsöffnung umgebenden Ausfräsung in der Schallwand (11) . Das Rückkammervolumen im Inneren (13) des Gehäuses (1) entspricht dem durch die Seitenwände, den Boden (5) , den Deckel (6), die Rückwand (4), die Schallwand (11) sowie die obere und untere Begrenzungswand (14a, b) des Horns (7)

eingeschlossenen Volumen einschließlich des durch die

Bassreflexkanäle (16, b) eingeschlossenen Volumens bis zu deren Mündungen (17a, b) , jedoch abzüglich des durch den ersten und zweiten Lautsprecher (19a, b) verdrängten

Volumens . Zwischen den seitlichen Begrenzungswänden (15a, b) des Horns (7) erstrecken sich zwei horizontal verlaufende Trennbretter (21a, b) , die das Horn (7) in einem Abschnitt (22) in drei Zellen (23a, b, c) unterteilen. Wie insbesondere aus Figuren 2 und 4 ersichtlich, strahlt der erste Lautsprecher in die obere und mittlere Zelle (23a, b) während der zweite

Lautsprecher (19b) in die mittlere und untere Zelle (23b, 23c) strahlt.

In einem vorderen Abschnitt (25) des Horns (7) ist ein

Mittelhochton-Lautsprecher (26) koaxial zur Hornachse (24) angeordnet. Die Mündung (27) des Mittelhochton-Lautsprechers (26) liegt in der Ebene des Hornmundes (9) .

Die beiden ersten und zweiten, als Tiefmitteltöner

ausgeführten Lautsprecher (19a, b) weisen in einer

bevorzugten Ausführungsform der Lautsprecherbox lediglich einen Durchmesser von 8 Zoll auf. Die Länge (28) des Horns (7) beträgt 40 cm. Die Halsöffnungen (10) weisen eine

Austrittsfläche in einer Größe von jeweils 180 cm² auf. Der Hornmund weist eine Fläche von 2.800 cm² auf. Das

Rückkammervolumen im Inneren (13) des Gehäuses (1) beträgt 28 Liter, während das Vorkammervolumen 0,2 Liter beträgt. Die Mündungen (17a, b) der Bassreflexkanäle weisen eine

Austrittsfläche in einer Größe von jeweils 110 cm² auf. Die Seitenwände (3) schließen mit der Hornachse (24) einen

Winkel von 15° ein. Hieraus resultieren Außenabmessungen des Gehäuses von 58 x 58 cm an der Vorderseite und eine Tiefe von 60,5 cm. Die Wandstärke des Gehäuses beträgt allseitig 17 mm. Die kompakt bauende Horn-Lautsprecherbox wiegt etwa 39 Kilo und lässt sich daher leicht transportieren. Die

Lautsprecherbox hat eine maximale Leistungsaufnahme von 1000 Watt und einen außerordentlich hohen Wirkungsgrad. Gleichzeitig zeichnet sich die mit den erfindungsgemäßen Parametern ausgestaltete Lautsprecherbox durch eine hohe Wiedergabetreue aus, die bisher bei derart kompakten

Hornlautsprecherboxen mit einer derartigen Leistung nicht erreichbar war.

Bezugszeichenliste

Nr. Bezeichnung Nr. Bezeichnung

1. Gehäuse 25. Abschnitt

2. Vorderseite 26. Mittelhochton- Lautsprecher

3. Seitenwände 27. Mündung

4. Rückwand 28. Länge des Horns

5. Boden 29.

6. Deckel 30.

7. Horn 31.

8. Hornhals 32.

9. Hornmund 33.

10. Halsöffnungen 34.

11. Schallwand 35.

12. Öffnung 36.

13. Inneres des Gehäuses 37.

14a, b. obere/untere Begrenzungswand 38.

15a, b. seitliche Begrenzungswand 39.

16a, b. Bassreflexkanäle 40.

17a, b. Mündungen der 41.

Bassreflexkanäle

18a, b . Einlässe der Bassreflexkanäle 42.

19a, b. erster, zweiter Lautsprecher 43.

(Tiefmittelton)

20a, b . Vorkammer 44.

21a, b . Trennbretter 45.

22. Abschnitt 46.

23a, b, Zellen 47.

c .

24. Hornachse 48.

Claims

Patentansprüche

1. Lautsprecherbox umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Horn (7) und mehrere im Inneren (13) des Gehäuses (1)

angeordnete Lautsprecher (19a, b) , wobei das Horn (7) einen Hornhals (8) mit zwei Halsöffnungen (10) und einen Hornmund (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hornhals (8) eine erste und eine zweite

Halsöffnung (10) aufweist, deren Austrittsfläche jeweils eine Größe zwischen 120 cm² bis 200 cm² aufweist, zwischen der ersten Halsöffnung (10) und dem ersten Lautsprecher (19a) eine erste Vorkammer (20a) mit einem Vorkammervolumen in einem Bereich von 0,1 Liter - 0,3 Liter angeordnet ist, zwischen der zweiten Halsöffnung (10) und dem zweiten Lautsprecher (19b) eine zweite Vorkammer (20b) mit einem Vorkammervolumen in einem Bereich von 0,1 Liter - 0,3 Liter angeordnet ist, der Hornmund (9) eine Größe zwischen 2200 cm² bis 3000 cm² aufweist, die Länge (28) des Horns (7) zwischen 35 cm bis 45 cm beträgt, das Gehäuse (1) zwei Bassreflexkanäle (16a, b) aufweist, das Rückkammervolumen im Inneren (13) des Gehäuses (1) im Bereich von 20 Liter bis 30 Liter liegt und der erste und der zweite Lautsprecher (19a, b) jeweils als Tiefmittelton-Lautsprecher mit einem Durchmesser von maximal 10 Zoll ausgestaltet sind.

2. Lautsprecherbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Horn (7) achsensymmetrisch zu einer geraden Hornachse (24) ist.

3. Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Horns (7) in einem Abschnitt (22) von maximal der Hälfte der Länge (28) des Horns (7) ausgehend von den Halsöffnungen (10) in drei Zellen (23 a,b,c) unterteilt ist.

4. Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Halsöffnungen (10) in Bezug zum Boden (5) des Gehäuses (1) übereinander

angeordnet sind.

5. Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass in dem Horn (7) ein

Mittelhochton-Lautsprecher (26) angeordnet ist.

6. Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet dass der Mittelhochtonlautsprecher (26) koaxial zur Hornachse (24) angeordnet ist.

7. Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Bassreflexkanäle (16a, b) in Bezug zum Boden (5) des Gehäuses (1) oberhalb und unterhalb des Horns (7) angeordnet sind. Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mündungen (17 a,b) der Bassreflexkanäle (16 a,b) in Bezug zum Boden (5) des Gehäuses oberhalb und unterhalb des Hornmunds (9) über dessen gesamte Breite erstrecken und/oder deren

Austrittsfläche jeweils eine Größe zwischen 80 cm² bis 120 cm² aufweist.

Lautsprecherbox nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (3) des Lautsprechergehäuses (1) von der Vorderseite (2) in Richtung von dessen Rückwand (4) aufeinander zulaufen.