DE2037019A1 - Lautsprecher - Google Patents

Description

Anm.: Stuttgart, den 23.JuIi 1970

P 2289 ·

EKDAHL & OLOFSSON HANDELSBOLAG,

Hantverkaregatan 17,' 211 55 MALMÖ, 2037019

Schweden, Vertreter;

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PATiNTANWALT

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TELEFON 626489

LAUTSPRECHER

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher, bestehend aus einem geschlossenen Gehäuse, dessen Wände ein Luftvolumen geeigneter Grosse einschliessen, einem Basslautsprecherelement, mindestens drei Diskantlautsprecherelementen und einem Teilungsfilter sowie den.erforderlichen Leitungen zum Anschluss an einen Verstärker.

Um bei Anwendung einer Programmquelle, irgendeines Typs von Verstärkereinheit und Lautsprecher eine naturgetreue Schallwiedergabe zu erzielen, müssen an sämtliche diese Glieder der Schallwiedergabekette gewisse Forderungen gestellt werden. Was die Programmquelle, die ein FM-Tuner, ein Plattenspieler, ein Magnetbandgerät usw. sein kann, und die Verstärkereinheit betrifft, lassen sich diese Forderungen ohne grössere technische Schwierigkeiten erfüllen. Die an den oder die Lautsprecher gestellten Forderungen bestehen in erster Linie darin, dass der oder die Lautsprecher einen guten Frequenzgang besitzen sollen sowie eine geringe Verzerrung und ein diffuses Schallfeld mit richtigem Klangbild zur Erzielung der naturgetreuen Schallwiedergabe ergeben sollen. Für die meisten bisherigen Lautsprecherbauarten hat man diesen Forderungen allzu geringe Beachtung geschenkt und eine Optimisierung zur Erfüllung

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von sämtlichen diesen Forderungen in möglichst hohem -Grade ist nicht zustandegekommen.

Es bestehen keine festgesetztenNormen für die Beurteilung der Qualität eines Lautsprechers. Messungen der Frequenzcharakteristik eines Lautsprechers in verschiedenen Richtungen in einem schalltoten Raum, wie sie gegenwärtig oft ausgeführt werden, geben eine unzureichende Auffassung von den Eigenschaften des Lautsprechers in der Umgebung, v/o er Amvendung finden soll, z.B. einem nicht schalltoten Wohnraum. Deswegen lässt sich kein ganz objektiver Beurteilungsgrund schaffen, einerseits weil es keinen "Durchschnittswohnraum" gibt und andererseits weil ein Zuhörer stets eine subjektive Auffassung von der Schallwiedergabequalität hat, da er z.B. reproduzierte Musik mit der entsprechenden lebenden Musik vergleicht, so wie er sich an diese erinnert.

Damit ein Lautsprecher in einem üblichen Wohnraum gute Schallwiedergabeeigenschaften aufweist, muss er in einem schalltoten Raum eine möglichst gerade und gleichmässige Frequenzcharakteristik haben. Das einzige, völlig reproduzierbare Messverfahren ist demnach das Messen in einem schalltoten Raum, welches aber durch Abhörprüfungen unter den für den Lautsprecher normalen Arbeitsbedingungen ergänzt werden muss.

Ein Gehäuse, das die oben angegebenen Forderungen erfüllen soll, muss derart ausgebildet werden, dass das Luftvolumen und die Dämpfung darin dem BasslautSprecherelement angepasst sind und dass die Anbringung der Diskantlautsprecherelemente einen Strahlungswinkel von etwa 130° ergibt. Ausserdem sind die Diskantlautsprecherelemente in kleinen Flächen anzubringen, die nicht durch allzu scharfe Kanten abgegrenzt sind, und zur Erzielung einer guten akustischen Stabilität, d.h. zum Vermeiden von Vibrationen und Resonanzen in den Gehäusewänden, soll das Gehäuse nicht allzu grosse

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ungebrochene Flächen besitzen.

Die oben genannten Bedingungen bedeuten, dass das Luftvolumen des Gehäuses hinter dem Basselement liegen und ihm gegenüber nicht allzu unsymmetrisch sein soll. Die Tiefe des Gehäuses hinter dem Basselement soll mindestens zwei Mal den Durchmesser des Basselementes sein. Die gegenseitige Anbringung der Diskantelernente ist gleichfalls von grösster Bedeutung. Bei aller Schallwiedergabe werden Reflexionen erstrebt. Der reflektierte Schall soll ein diffuses Schallfeld ergeben, ohne ein Echo zu verursachen oder die Richtungsinformation zu vernichten. Um ein hörbares Echo zu erhalten, ist eine Verzögerung des reflektierten Schalles um mindestens 30 ms erforderlich, falls das Echo gleich stark ist wie der direkte Schall. Ist das Echo schwächer, sind wenigstens 50 ms erforderlich. Der Wegunterschied darf somit nicht grosser sein als etwa 17 m, was jedoch für normale Wohnräume von keinem Belang ist.

Um ein genussreiches Klangbild von diffusem Schall zu erhalten, soll die Zeitverzögerung im Bereich 2-20 ms liegen, d.i. ein Wegunterschied von 0,7-7 m für die erste oder zweite Reflexion.

Bei Anbringung der Diskantlautsprecherelemente in kleinen Flächen dürfen das Basselement und die Diskantelemente nicht in denselben Flächen liegen. Diese Forderung lässt sich am einfachsten dadurch erfüllen, dass das Basselement horizontal mit Abstrahlung nach oben montiert wird. Auf Grund der Ausbreitung der niedrigen Frequenzen erhält man eine mindestens halbsphärische Abstrahlung, falls die Frequenz des Basselements auf 3 kHz nach oben begrenzt wird. Um die erstrebte Abstrahlung der höheren Frequenzen zu erhalten, müssen die Diskantelemente zumindest drei an der Zahl sein und im Verhältnis zueinander abgewinkelt montiert sein. Da ein Strahlungswinkel von etwa 130° für die höheren Frequenzen erwünscht ist, soll der Winkel zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen der

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beiden äussersten Diskantelemente etwa 90° betragen. Eine gewisse Variation ist indessen zulässig, dieser Winkel darf aber höchstens etwa 120° betragen. Eine solche Montage der Diskantelemente lässt sich mit einem Gehäuse erzielen, das eine Querschnittsfläche in der Form eines regelmässigen Vielecks mit mindestens sechs Ecken hat. Andere Querschnittsformen lassen sich allerdings denken, ergeben aber den Nachteil einer schlechteren akustischen Stabilität.

Vorliegende Erfindung hat folglich den Zweck, einen Lautsprecher mit verhältnismässig einfachen Antriebsgliedem zu schaffen, welcher in bezug auf die Schallwiedergabe grosse Vorteile bringt und hauptsächlich die folgenden Schallwiedergabeeigenschaften hat:

Akustischer Balanz zwischen direktem Schall und reflektiertem Schall mit einem natürlichen Klangbild im ganzen Raum.

Abgewogene Diskantstrahlung, die eine optimale Diffusierung des gesamten Schallfeldes ergibt.

Akustische Stabilität durch kleine Gehäuseflächen und durch Volumendisposition zum Verhindern von Vibrationen und Resonanzen.

Symmetrische Gehäuseausbildung mit optimaler akustischer Anpassung von der gegenseitigen Anbringung der Antriebsglieder.

Bei einem erfindungsgemässen Lautsprecher wird dies dadurch erreicht, dass das Gehäuse die Gestalt eines rechtwinkligen Prismas hat mit einer Querschnittsfläche in der Form eines regelmässigen Vielecks mit mindestens sechs Ecken, dass das Basselement in der Hauptsache zentral in der einen Stirnwand des Gehäuses montiert ist und dass die Diskantelemente in je einer von aneinander angrenzenden Seitenwänden des Gehäuses in der Nähe derjenigen Stirnwand, in welcher das Basselement angebracht ist, derart montiert sind, dass der Winkel zwischen den Normalen zu den zwei weitest voneinander entfernt gelegenen Seitenwänden, in denen Diskantelemente montiert sind, höchstens 120° beträgt.

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Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Polardiagram, das die erwünschte Richtungscharakteristik der Diskantelemente des Lautsprechers angibt,

Fig. 2 ein Beispiel wie ein erfindungsgemässer Lautsprecher angebracht werden kann,

Fig. 3 und 4 einen schematischen Grundriss bzw. Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Lautsprechers,

Fig. 5 eine Schalldruckkurve, welche in einem kurzen Abstand von dem bezüglichen Lautsprecherelement gemessen worden ist, | um den Einfluss des Messraumes zu beseitigen, und

Fig. 6 eine Schalldruckkurve eines erfindungsgemässen Lautsprechers, welche Kurve in einem Abstand von 1 m vom Lautsprecher gemessen worden ist.

Um das erstrebte Klangbild zu erhalten, soll der Lautsprecher für höhere Frequenzen eine Richtungscharakteristik mit einer primären Form gemäss dem Polardiagram in Fig. 1 bei Anwendung dreier Diskantelemente haben. Das Schallfeld der Diskantelemente ist demnach nach vorn gerichtet mit einem Strahlungswinkel von etwa 130° innerhalb 6 dB. Dieser Strahlungswinkel ist völlig hinreichend, um ein diffuses Schallfeld zu erreichen, und eine Rundstrahlung der höheren Frequenzen würde lediglich weitere Interferenzen und Diffraktionsprobleme um das Gehäuse ergeben.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel wie ein erfindungsgemässer Lautsprecher in einem Raum 1 angeordnet ist. Der Lautsprecher ist in einem Punkt 2 in der Nähe einer Ecke des Raumes angebracht. Zur Stereophonischen Wiedergabe ist auch ein Lautsprecher in einem Punkt 3 in der Nähe einer anderen Ecke des Raumes nötig. Für den Laut sprecher im Punkt 2 ist die Strahlung für die hohen Frequenzen von

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den Diskantelementen teilweise eingezeichnet. Die Forderung an den Zeitunterschied zwischen direktem Schall und reflektiertem Schall nach einer Reflexion in den Seitenwänden ist für den Lautsprecher im Punkt 2 innerhalb der gestrichelten Linie erfüllt. Das gleiche gilt für den Lautsprecher im Punkt 3. Falls die Reflexion in der Wand gegenüber den Lautsprechern mit einbezogen wird, ist die Forderung in dem ganzen Teil des Raumes erfüllt, wo ein direkter Schall vorkommt, d.h. das erstrebte Klangbild wird theoretisch erhalten. Infolgedessen und durch Reflexionen und sekundäre Reflexionen in Möbeln und anderen Gegenständen erhält man in der Praxis ein diffuses Schallfeld mit sehr gutem Klangbild in einem normalen Wohnraum ausgenommen in der unmittelbaren Nähe der Lautsprecher. Dieser Bereich ist aber bei stereophonischer Wiedergabe dennoch unbrauchbar.

Fig. 3 und k zeigen einen erfindungsgemässen Lautsprecher, dessen Gehäuse k die Gestalt eines rechtwinkligen Prismas hat mit einer Querschnittsfläche in der Form eines regelmässigen Achtecks.' In der oberen Stirnwand des Gehäuses 4 ist ein Basslautsprecherelement 5 montiert und in den drei Seitenwänden des Gehäuses sind drei DiskantlautSprecherelemente 6 montiert. Diese Diskantelemente sind in aneinander angrenzenden Seitenwänden in der Nähe derjenigen Stirnwand montiert, in welcher das Basselement 5 angebracht ist. Hierdurch kann die in Fig. 1 wiedergegebene Richtungscharakteristik für höhere Frequenzen erreicht werden. Wegen der Anbringung der Diskantelemente 5 ist es nicht sicher, dass sich das Basselement 5 zentral in der oberen Stirnwand montieren lässt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, sondern dieses Element muss vielleicht in einem gewissen Abstand zu den Diskanteinheiten abhängig von der Teilungsfrequenz f, einjustiert werden. Der Wegunterschied s zwischen dem Schall von den Diskantelementen und dem Schall vom Basselement muss nämlich die

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Bedingung s = "ö'A, erfüllen, worin η eine ganze Zahl undA., = c/f, ist. c ist die Schallgeschwindigkeit. Der Wegunterschied beeinflusst seinerseits das Einphasen in den Teilungsfilter.

Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Lautsprecher wurde in zwei Grossen mit einem Gehäuse von 11 Liter bzw. 33 Liter geprüft. Die Bezeichnungen der Antriebseinheiten (Fabrikat Peerless) und die Grossen der Gehäuse mit den Bezeichnungen gemäss Fig. 4 sind aus der nachstehenden Tafel ersichtlich.

GehäuSv	11 Liter	33 Liter
Bas se lernen'-	B65 WG	L825 WG
Diskantelement	MT225 HFG	MT225 HFC
a (cm)	9,6	13,3
b (cm)	23,2	32,1V
h (cm)	36,3	51,6

Die Kurve in Fig. 5 zeigt die Anpassung von Gehäuse-Antriebseinheiten für das 11 Liter-Gehäuse und ist eine Schalldruckkurve, die in einem kurzen Abstand von den bezüglichen Antriebseinheiten gemessen wurde.

Die Kurve in Fig. 6 ist eine Schalldruckkurve, die in einem schalltoten Raum in einem Abstand von 1 m vom Lautsprecher mit 11 Liter-Gehäuse gemessen wurde. Die Kurve liegt gut innerhalb ί 3 dB von 75 Hz bis 20 kHz, was den sehr guten Frequenzgang des Laut-" Sprechers deutlich anzeigt. Die Senkung unter 100 Hz in Fig. 6 ist durch den normalen Bassanstieg bedingt, der bei Anbringung des Lautsprechers in der Nähe einer Wand eines üblichen Wohnraumes erhalten wird und der durch eine Bassenkung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ausgeglichen werden muss.

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Die Verzerrung des geprüften Lautsprechers mit 11 Liter-Gehäuse liegt bis zu 100 Hz herab reichlich unter 1%.

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Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ( l'J Lautsprecher, bestehend aus einem geschlossenen Gehäuse, dessen Wände ein Luftvolumen geeigneter Grosse einsehliessen, einem Basslautsprecherelement, mindestens drei Diskantlautsprecherelementen und einem Teilungsfilter sowie den erforderlichen Leitungen zum Anschluss an einen Verstärker, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) die Gestalt eines rechtwinkligen Prismas hat mit einer Querschnittsfläche in der Form eines regelmässigen Vielecks mit mindestens sechs Ecken, dass das Basselement (5) in der Hauptsache zentral in der einen Stirnwand des Gehäuses montiert ist und dass ä die Diskantelemente (6) in je einer von aneinander angrenzenden Seitenwänden des Gehäuses in der Nähe derjenigen Stirnwand, in welcher das Basselement angebracht ist, derart montiert sind, dass der Winkel zwischen den Normalen zu den zwei weitest voneinander entfernt gelegenen Seitenwänden, in denen Diskantelemente montiert sind, höchstens 120 beträgt.
2. 2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des Gehäuses (4) hinter dem Basselement (5) mindestens zwei Mal den Durchmesser des Basselementes ist.

   3» Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Prismas ein regelmässiges Achteck ist.

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