DE10309517A1 - Lautsprecherbox - Google Patents

Abstract

Eine Lautsprecherbox (1) soll eine natürlichere Klangwiedergabe mit wesentlich höherem Wirkungsgrad, besonders im Frequenzbereich von 20-5000 Hz, in dem keine störenden Resonanzen und stehenden Schallwellen, die für deutliche Verschlechterung der naturgetreuen Musikwiedergabe und sogar für Verfälschung verantwortlich sind, ermöglichen. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem im Bassbereich einer Lautsprecherbox (1) zumindest zwei Luftventile (5a, 5b), die als Rückschlagventile ausgeführt sind, wie Einlass- und Auslassventile installiert sind. Diese völlig neuartige Gestaltung einer Lautsprecherbox bewirkt, dass durch die Arbeit der Ventile während der Signalwiedergabe solche optimalen physikalischen Bedingungen erfüllt sind, bei denen keine unerwünschten Gehäuseresonanzen und brummenden Geräusche auftreten. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad des Lautsprechers wesentlich verbessern und eine überragende Klangqualität erreichen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox für eine akustisch naturgetreue Wiedergabe.
• Bei der Wiedergabe der musikalischen Klänge mit hohem Grad an Wiedergabetreue, genannt Hi Fidelity, kommen Lautsprecherboxen zum Einsatz. Eine herkömmliche Lautsprecherbox besteht in der Regel aus einem Gehäuse (2), das üblicherweise aus Materialen wie Holz, MFD Platten, Stein oder Kunststoff hergestellt wird, und dem Schallwandler (3, 4) auch Chassis genannt. Physikalisch bedingt, hängt die naturgetreue Musikwiedergabe vom richtigen Frequenzgang ab. Ein Schallwandler, der das ganze Frequenzspektrum wiedergibt, wäre von Vorteil, ist aber in der Praxis schwer realisierbar. Anstelle von einem einzigen breitbandigen Schallwandler werden mehrere Schallwandler verwendet, in der Regel 2, 3 oder 4. Die Kombinationen mit 2 Schallwandlern werden in der Fachliteratur als 2-Wege Kombinationen bezeichnet und die mit 3 entsprechend als 3-Wege-Kombination.
• In der letzten Zeit setzen sich die sogenannten Subwoofer für Betonung und Verstärkung der Basswiedergabe durch, die aus einem im Korpus geschlossenen und eingebauten Tiefbasslautsprecher bestehen.
• Eine 3 Wege Lautsprecherbox besitzt die Tief, Mittel- und Hochtonchassis.
• Bei der Musikwiedergabe werden dem Chassis die von einem Verstärker ausgehenden elektrischen Signale zugeführt. Die Einspeisung der Lautsprecherspule mit wechselnder Spannung bewirkt, dass die Spule, die in einem permanenten Magnet zwischen Nord- und Südpol befestigt ist, zu einem Elektromagnet wird, der entsprechend den elektrischen Impulsen zu schwingen beginnt. Die Schwingungen der Spule, die ihrerseits mit der Lautsprechermembran verbunden ist, sind für die schwingende Bewegung der Membran verantwortlich, die im Endeffekt die Klänge erzeugt.
• Wie oben betont wurde, werden die Chassis in einem Gehäuse angeordnet, das üblicherweise aus harten MFD Platten gefertigt wird. Dabei ist mit einigen Problemen zu rechnen, die zu wesentlichen Klangeinbüssungen oder sogar zur Klangverfälschungen führen. Bei der Beurteilung der Klangqualität einer fertigen Lautsprecherbox spielen solche Parameter wie Wirkungsgrad und Klirrfaktor eine wichtige Rolle. Bei der Entwicklung der Lautsprecherbox wird in der Regel angestrebt, dass die Musikwidergabe mit einem hohen Wirkungsgrad und niedriger Verzerrung stattfindet. Dabei wird der akustischen Wiedergabe von klaren Bässen, feinen und präzisen Höhen und geprägten Stimmen eine große Aufmerksamkeit geschenkt.
• Für die meisten Probleme, die bei der akustischen Wiedergabe auftreten, ist die Wiedergabe von Tieftönen verantwortlich. Die unerwünschte Vibration des Gehäuses, stehende Wellen, niedriger Wirkungsgrad und Klangverzerrung sind die Folgen einer nicht optimalen Aufbauweise. Im Laufe der letzten 20 Jahren haben sich einige typische Lautsprecherausführungen wie Geschlossene- und Bassreflexgehäuse durchgesetzt, auf die im folgenden eingegangen wird.
• Eine geschlossene Lautsprecherbox ist relativ einfach aufgebaut und stellt einen luftdichten Kasten dar, dessen Aufgabe es ist, das Zusammentreffen der rückwärtig abgestrahlten Wellenfront des Schallwandlers und der von der Membranfront abgestrahlten, zu verhindern. Die Vor- und Rückwärtsbewegung der Membran in einem geschlossen Gehäuse führt wegen des Effektes der Komprimierung dazu, dass die eingeschlossene Luftmenge als eine Federung wirkt, was die Lautsprecherresonanzen erhöht und die Basswiedergabe schwächt. Je kleiner das Gehäusevolumen, desto größer ist die Federwirkung der Luft und die Abschwächung der Tiefbasswiedergabe. Generell besitzen die geschlossenen Lautsprecherboxen einen niedrigeren akustischen Wirkungsgrad. Ein niedriger Wirkungsgrad erfordert von einem Verstärker mehr elektrische Leistung, was in der Regel mit einer Verteuerung der Musikanlage und einer unerwünschten Erhöhung der Stromkosten verbunden ist.
• Eine Alternative zur geschlossenen Lautsprecherbox bietet ein sogenanntes Bassreflexgehäuse. Eine Reflexbox nutzt den rückwärtigen Schall eines Schallwandlers. Dies wird dadurch erreicht, dass an einer Seite des Gehäuses ein- bzw. zwei Rohre installiert werden. Ein korrekt ausgelegtes und mit der Konstruktion des Gehäuses abgestimmtes Reflexrohr bringt einige Vorteile, die sich in einer betonten Basswiedergabe und einem größeren Wirkungsgrad Wiederspiegeln.
• Trotz dieser Vorteile sind im Falle eines solchen Aufbaus einige erhebliche Probleme zu bekämpfen: die lästigen Vibrationen der Box, die die Klangwiedergabe stark negativ beeinflussen, die im Gehäuse stehenden Wellen sowie auch die Strömungsverluste im Luftrohr, die ihrerseits zu störenden, manchmal donnernden Geräuschen führen. Die Gehäuseschwingungen werden dadurch reduziert, dass das Gehäuse nicht aus Holz wie z.B. Fichte, sondern aus teurerem und in der Regel wesentlich schwererem Stoff wie MFD Platten, Marmor etc. hergestellt wird. Die Verzichtung auf Holzmaterialien, die sich aber beim Bau der musikalischen Instrumenten bewährt haben, verschlechtert ihrerseits die Klangqualität. Um die Resonanzen weiter zu verhindern, werden Reflexboxen mit einem Dämmmaterial gefüllt. Jedoch unterdrücken die herkömmlichen Materialen wie Mineralwolle, Polyesterwatte und Konsorte auch die Hohlraumresonanz und damit die Tiefe der Basswiedergabe sowie sind auch für einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad verantwortlich.
• Bei der Auslegung einer Lautsprecheranlage ist eine besonders getreue Klangwiedergabe und ein hoher akustischer Wirkungsgrad ein übliches Auslegungsziel.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lautsprecherbox mit wesentlich höherem Wirkungsgrad und natürlicher Klangwiedergabe, besonders im Tiefbassbereich, bei dem keine störende Resonanzen und stehenden Schallwellen, die für deutliche Verschlechterung der naturgetreuen Musikwiedergabe und sogar für Verfälschung verantwortlich sind, zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem im Bassbereich einer Lautsprecherbox zumindest zwei Luftventile, die als Rückschlagventile ausgeführt sind, wie Einlass- und Auslassventile installiert sind. Diese völlig neuartige Gestaltung einer Lautsprecherbox bewirkt, dass durch die Arbeit der Ventile während der Signalwiedergabe, solche optimalen physikalischen Bedingungen erfüllt sind, bei denen keine unerwünschten Gehäuseresonanzen und brummende Geräusche auftreten. Außerdem lässt sich dadurch der Wirkungsgrad des Lautsprechers wesentlich verbessern (bis 6-10 dB) und eine überragende Klangqualität erreichen.
• Die Eine derartig ausgestaltete Lautsprecherbox (1) besteht aus einem Gehäuse (2), das beispielweise aus Holz gefertigt ist.
• Die von einem Verstärker ausgehenden elektrischen Signale regen die Drahtspule an, die unter der Wirkung des magnetischen Feldes zu bewegen anfängt. Da die Spule mit der Membran verbunden ist, ruft die Bewegung der Spule die Verschiebung der Membran in eine oder in andere Richtung hervor. Bei der Bewegung der Membran ändert sich der Druck der im Box eingeschlossenen Luft, die Luft wird komprimiert oder entspannt. Die komprimierte Luft wirkt weiterhin bremsend auf die Membranbewegung. Im ungünstigen Fall führt dies zur Wirkungsgradverschlechterung und Klangverzerrung.
• Die Baxreflexausführung hat weniger bremsendende Wirkung, nämlich keine. Dies kann auch negativ auffallen, wenn der Basslautsprecher einen kräftigen Impuls erhält. In diesem Fall kann die Spule die Magnetoberfläche berühren, was zu Klangverschlechterung und Beschädigungen des Lautsprechers führen könnte.
• Durch die abgestimmte Arbeit der Ventile wird ein optimaler Druck, der etwas mehr als atmosphärischer Druck ist, erreicht. Damit verbindet eine solche Konstruktion die Vorteile sowohl einer geschlossenen, als auch einer Bassreflexbox, was sich wiederum in viel besserer und verlustarmer Klangwiedergabe wiederspiegelt.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Arbeit der Ventile, die entsprechend den von der Lautsprechermembran ausgehenden Druckimpulsen abgestimmt wird, ein günstiges Druckniveau für die optimale, schonende und verzerrungsarmere Funktionsweise des Chassis erreicht werden kann.
• Weiterhin ist ein derartiges Konzept besonders bei dem Einsatz in den sogenannten aktiven oder passiven Subwoofern vorteilhaft.
• Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die 1 schematisch eine Lautsprecherbox.
• Die Lautsprecherbox (1) gemäß 1 ist zur Klangwiedergabe vorgesehen und umfasst dazu ein Gehäuse (2) in dem ein bzw. mehrere Lautsprecher eingebaut sind. Im Ausführungsbeispiel umfasst die Lautsprecherbox einen Basslautsprecher (3) und einen Hochtonlautsprecher (4). Diese Lautsprecherbox ist somit als 2-Wege Lautsprecher ausgeführt. Alternativ kann die Lautsprecherbox (1) auch lediglich einen oder mehrere, insbesondere 3 Lautsprecher umfassen. Die Chassis (3) und (4) sind beispielweise in der Frontplatte des Gehäuses angeordnet. Der Basslautsprecher ist für ca. 20-5000 Hz und der Hochtonlautsprecher ca. 2000-20000 Hz ausgelegt. Beim Anlegen eines elektrischen Impulses bewegt sich die Membran des Tieftöners in Richtung der Vorderwand oder Rückwand. Bei der Bewegung der Membran zur Rückwand, wird die im Bassbereich eingeschlossene Luftmenge komprimiert, was zur Luftdruckerhöhung führt. Der höhere Druck betätigt die Steuerungseinheit (8) der Auslassventile, die eine Luftmenge ausströmen lässt. Somit wird der Druck abgesenkt. In dem anderen Fall bewegt sich die Membran in Richtung der Vorderwand und bewirkt die Luftausdehnung, die für die Absenkung des Luftdruckes verantwortlich ist. Der niedrigere Druck wirkt auf die Steuerungseinheit (9) der Einlassventile und die Luftmenge strömt ins Bassgehäuse ein. Der Luftdruck wird somit erhöht.

Claims (10)

1. Lautsprecherbox (1) für die akustische naturgetreue Klangwiedergabe, insbesondere für den Tieftonbereich, mit einem oder mehreren Schallwandlern, die in einem Gehäuse (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecherbox (1) mindestens ein Luftventil (5a, 5b) aufweist.
2. Lautsprecherbox (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassventil (5a) und ein Auslassventil (5b) vorgesehen sind.
3. Lautsprecherbox (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftventile (5a, 5b) als Rückschlagventile aufgebaut sind.
4. Lautsprecherbox 1 nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftventile im Bassbereich zwischen 20-5000 Hz bzw. in Mitteltonbereich 1000-10.000 Hz eingesetzt sind.
5. Lautsprecherbox (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bassbereich durch eine Platte (8) von einem anderen Frequenzbereich räumlich getrennt ist.
6. Lautsprecherbox 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecherbox über eine oder mehrere Öffnungen (9a, 9b) verfügt.
7. Lautsprecherbox 1 nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (9a, 9b) in einer der Außenwände angeordnet sind.
8. Lautsprecherbox 1 nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Öffnungen ein jeweiliges Rohr (7a, 7b) befestigt ist.
9. Lautsprecherbox 1 nach dem Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Luftventile (5a, 5b) mit den Rohren (7a, 7b) strömungstechnisch verbunden sind.
10. Lautsprecherbox (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Subwoofer-Box.