DE2947973A1 - CONDENSER SPEAKERS - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einer Kondensatorlautsprecher entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1·The invention relates accordingly to a condenser loudspeaker the preamble of claim 1
Ein üblicher Kondensatorlautsprecher besteht aus einer Membran zwischen zwei parallel, einander gegenüberliegenden Feldelektroden, denen eine Tonsignalspannung zugeführt wird, um die Membran in Schwinaung zu versetzen und damit einen Schalldruck zu erzeugen.A common condenser loudspeaker consists of a membrane between two parallel, opposite one another Field electrodes to which an audio signal voltage is applied in order to vibrate the membrane and with it to generate a sound pressure.
Die Kraft zum Antrieb der Membran nimmt dabei proportionalThe force to drive the membrane increases proportionally
2
zu 1/d zu, wobei d die Strecke über dem Raum ist, der zwischen den Feldelektroden und der Membran gebildet wird.
Um die Schalldruckempfindlichkeit zu verbessern, sollte daher die Strecke d so klein wie möglich sein.2
to 1 / d to, where d is the distance across the space formed between the field electrodes and the membrane. In order to improve the sound pressure sensitivity, the distance d should therefore be as small as possible.
Wenn jedoch die Strecke d klein wird, wird der Abstand zwischen den beiden Feldelektroden ebenfalls klein, und damit wird die Spannung V zur Einleitung der Entladuno zwischen den beiden Feldelektroden entsprechend dem Paschen'sehen Gesetz verringert.However, when the distance d becomes small, the distance between the two field electrodes also becomes small, and so that the voltage V for initiating the discharge between the two field electrodes is corresponding to the Paschen's law reduced.
Verwendet man einen Aufwärtstransformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 70, tritt eine Funkenentladung auf, wenn d = 0,3 mm und die Ausgangsspannung eines Leistungsverstärkers 26 V ,^ beträgt. In der Praxis ist jedoch die die Entladung einleiterde Spannung kleiner als 26 V ,.,- infolge des Einflusses des Randeffekts von Öffnungen in der Feldelektrode, Verschmutzung und Luftfeuchtigkeit.Using a step-up transformer with a transformation ratio of 1:70, a spark discharge occurs when d = 0.3 mm and the output voltage of a power amplifier is 26 V, ^. In practice, however, this is the voltage that initiates the discharge less than 26 V,., - due to the influence of the Edge effect of openings in the field electrode, dirt and humidity.
Vor allem bei der Wiedergabe von erst vor kurzem aufgezeichnetem Schall mit einem großen dynamischen Bereich ist es bekannt, daß eine Spannung von einigen 10 V am Ausgang des Leistungsverstärkers bei momentanen Spitzenwerten erzeugt wird. Es besteht daher die Gefahr der Funkenentladung.Especially when playing recently recorded sound with a wide dynamic range, it is known that a voltage of several 10 V at the output of the power amplifier is generated in the current peak values. There is therefore a risk of spark discharge.
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Wenn eine Eingangs«pannung, die die oben erwähnte, eine Entladung einleitende Spannung V überschreitet, eine Funkenentladung zwischen den Feldelektroden hervorruft, wird die Membran einem lokalen Temperaturanstieg ausgesetzt. Es werden daher in der Membran Löcher hervorgerufen, und daher wird das Schwingungsverhalten und damit die Tonqualität geändertIf an input voltage which exceeds the above-mentioned discharge-initiating voltage V causes a spark discharge between the field electrodes, the membrane is exposed to a local temperature increase. Holes are therefore created in the diaphragm, and therefore the vibration behavior and thus the sound quality are changed
Diese normalerweise kleinen öffnungen vergrößern sich im Extremfall und machen eine Tonwiedergabe im unteren Tonbereich unmöglich.These normally small openings enlarge in extreme cases and make sound reproduction in the lower tone range impossible.
Um diesen Nachteil der Funkenentladung zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, einen Begrenzerkreis wie einen Posistor ir den Vorwärtstransformatorteil des Lautsprechers einzufügen. Diese Maßnahme ist jedoch bei momentanen Impulseingangssignalen nicht wirksam.In order to avoid this disadvantage of spark discharge, it has already been proposed to use a limiter circuit such as insert a posistor in the forward transformer part of the loudspeaker. However, this measure is not effective for momentary pulse input signals.
Es wurde auch bereits ein sogenannter gasgefüllter Lautsprecher vorgeschlagen, bei dem die Lautsprechereinheit aus einer Feldelektrode und einer Membran in einer Atmosphäre aus Teflonkohlenstoffluoridgas oder dergleichen wie SF, oder C Cl3F3 angeordnet ist, das eine hohe Durchbruchspannung und eine ausgezeichnete Funkenbogen-Löschwirkung hat. Die Verwendung solch eines gasgefüllten Lautsprechers bewirkt eine Erhöhung der Eingangsspannung, die etwa viermal größer als die eines üblichen Lautsprechers ist. In solch einem gasgefüllten Lautsprecher wird ein Abschirmfilm verwendet, der das Gas hermetisch abschließen und den Schalldruck mit gutem Wirkungsgrad übertragen kann. Der Abschirmfilm ist auf den Teil des Lautsprechers aufgebracht, der der Lautsprechereinheit abgewandt ist. Der Abschirmfilm muß aus einem Material bestehen, das nicht nur eine Diffusion des entladungshemmenden Gases verhindert, mit dem der Lautsprecher gefüllt ist, sondern auch ein Eindringen von Gas wie Wasserdampf oder dergleichen von außen in den Lautsprecher verhindert, jedoch die Schall-There has also been proposed a so-called gas-filled loudspeaker in which the loudspeaker unit composed of a field electrode and a diaphragm is arranged in an atmosphere of Teflon carbon fluoride gas or the like such as SF or C Cl 3 F 3 , which has a high breakdown voltage and an excellent arc extinguishing effect . The use of such a gas-filled loudspeaker causes an increase in the input voltage that is about four times greater than that of a conventional loudspeaker. In such a gas-filled speaker, a shielding film that can hermetically seal the gas and transmit sound pressure with good efficiency is used. The shielding film is applied to the part of the loudspeaker that faces away from the loudspeaker unit. The shielding film must be made of a material that not only prevents diffusion of the discharge-inhibiting gas with which the loudspeaker is filled, but also prevents gas such as water vapor or the like from entering the loudspeaker from outside, but which prevents sound
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abstrahlung nicht verhindert. Solch ein Gasabschirmtilm besteht üblicherweise aus Polyethylenterephthalat und muß eine relativ große Dicke von einigen H) um hauen. Der AbschirmtiIm hat daher eine große Masse und bewirkt vor allem im hohen Tonbereich eine erhehliche Dämpfung und hat daher nicht die Charakteristik des Kondensatorlautsprechers .radiation not prevented. Such a gas shielding film usually consists of polyethylene terephthalate and has to have a relatively large thickness of a few H). The shielding element therefore has a large mass and effects Considerable attenuation, especially in the high range, and therefore does not have the characteristics of a condenser loudspeaker .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Lautsprecher zu schaffen, der keinen Begrenzerkreis wie einen Posistor im Vorwärtstransformatorteil benötigt, der eine geringe Feuchtigkeits- und Gasdurchlässigkeit hat und dessen Dämpfung im hohen Tonbereich gerinq ist.It is an object of the invention to provide an electrostatic loudspeaker which does not have a limiter circuit such as a posistor in the forward transformer part that has low moisture and gas permeability and its attenuation is low in the high tone range.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1. Appropriate refinements of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to Figures 1 to, for example. It shows:
Figur 1 einen Längsschnitt einer £usführungsform des elektrostatischen Lautsprechers,FIG. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of the electrostatic speaker,
Figur 2 vergrößert einen Teilquerschnitt,Figure 2 enlarges a partial cross-section,
Figur 3 vergrößert einen Teilquerschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lautsprechers, undFIG. 3 enlarges a partial cross-section of a further embodiment of the loudspeaker, and
Figur 4 und 5 Diagramme, aus denen Versuchsergebnisse hervorgehen.FIGS. 4 and 5 are diagrams showing test results.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Schwingmembran in Form eines Films. Auf beiden Seiten der Membran 1 sind zwei stationäre Ffcldelektroden 2 angeordnet, von denen jede Öffnungen aufweist und z.B. aus einer Metallfolie besteht. 3 bezeichnet einen Tragrahmen für die Membran 1 und die Elektroden 2, der mit Stromzufuhranschliissen (nicht gezeigt) versehen ist, die an die Elektroden 2 angeschlossen sind. Auf beide Seitenflächen des Rahmens 3 sind Abschirmfilme 4 aufgebracht, die zusammen mit dem Rahmen 3 einen hermetisch abgedichteten Raum 5 bilden. Im Raum 5 ist eine Lautsprechereinheit 6 angeordnet, die aus der Membran 1 und den Elektroden 2 besteht. Möglichst geringe Feuchtigkeit aufweisende Luft wird in den Raum 5 eingeleitet. Statt Luft kann auch Freon-Kohlenstofffluoridgas oder dergleichen wie SF, oder C Cl2 F_, das eine entladungshemmende Wirkung hat, in den Raum 5 eingeleitet werden.In Fig. 1, 1 denotes a vibrating membrane in the form of a film. On both sides of the membrane 1, two stationary surface electrodes 2 are arranged, each of which has openings and consists, for example, of a metal foil. 3 denotes a support frame for the membrane 1 and the electrodes 2, which frame is provided with power supply connections (not shown) which are connected to the electrodes 2. Shielding films 4, which together with the frame 3 form a hermetically sealed space 5, are applied to both side surfaces of the frame 3. A loudspeaker unit 6, which consists of the membrane 1 and the electrodes 2, is arranged in the room 5. Air with as little moisture as possible is introduced into space 5. Instead of air, Freon carbon fluoride gas or the like such as SF or C Cl 2 F_, which has a discharge-inhibiting effect, can be introduced into the space 5.
Der Abschirmfilm 4 ist aus einer flexiblen Folie 4a und einer dünnen Metallschicht 4b zusammengesetzt, die auf die gesamte Außenfläche der Folie 4a aufgebracht ist.The shielding film 4 is composed of a flexible sheet 4a and a thin metal layer 4b, which on the entire outer surface of the film 4a is applied.
Die flexible Felle 4a kann aus einem hochmolekularen Film wie z.B. Polyäthylenterephthalat mit einer Dicke von etwa 2 bis 25 um, Polyäthylen mit einer Dicke von etwa 10 bis 25 um, Polypropylen mit einer Dicke von 10 bis 25 um, Polyvinylchlorid mit einer Dicke von etwa 10 bis 30 um, Nylon 66 mit einer Dicke von etwa 10 bis 30 um oder dergleichen gebildet sein.The flexible head 4a can be made of a high molecular film such as polyethylene terephthalate with a thickness of about 2 to 25 µm, polyethylene with a thickness of about 10 to 25 µm, polypropylene with a thickness of 10 to 25 µm, polyvinyl chloride with a thickness of about 10 to 30 µm, Nylon 66 may be formed to a thickness of about 10 to 30 µm or so.
Die Metallschicht 4b kann aus einem Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminium, Zink, Zinn, Gold, Silber, Titan, Kupfer oder dergleichen besteht, oder einer Legierung wie rostfreiem Stahl oder dergleichen gebildet sein.The metal layer 4b can be made of a metal selected from the group consisting of aluminum, zinc, tin, gold, Silver, titanium, copper or the like, or an alloy such as stainless steel or the like be.
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Die Metallschicht 4b kann auf den hochmolekularen Film 4a durch Vakuumverdampfung mittels Widerstandserhitzung, Vakuumverdampfung durch Ionenstrahlerhitzung oder dergleichen oder Anlegen eines elektrischen Feldes bei Anwendung dieser Verfahren zwischen der Vakuunquelle und dem hochmolekularen Film zur Erhöhung der Haltefestigkeit aufgebracht werden. Auch kann ein Sprühverfahren angewandt werden, das den Vorteil hat, daß in der dünnen Metallschicht keine Blasen gebildet werden.The metal layer 4b can be applied to the high molecular film 4a by vacuum evaporation by resistance heating, vacuum evaporation by ion beam heating or the like or applying an electric field using these methods between the vacuum source and the high molecular film for increasing the holding strength. A spray process can also be used can be used, which has the advantage that no bubbles are formed in the thin metal layer.
Die flexible Folie 4a aus Polyethylenterephthalat mit einer Dicke von etwa 10 bis 25 um ist relativ widerstandsfähig und wird durch die Aluminiumschicht vervollständigt, die leicht zu verarbeiten ist, so daß die Kombination von Polyäthylenterephthalat und Aluminium eine gute Bearbeitbarkeit ergibt.The flexible film 4a made of polyethylene terephthalate with a thickness of about 10 to 25 µm is relatively tough and is completed by the aluminum layer, which is easy to process, so that the combination of polyethylene terephthalate and aluminum has good machinability results.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, aus dem das Ergebnis von Versuchen über die Beziehung zwischen der Dicke der Metallschicht in Angström und der Sauerstoffdurchlässigkeit inFig. 4 is a graph showing the result of experiments on the relationship between the thickness of the metal layer in angstroms and the oxygen permeability in
cm /m χ 24 Std χ Atm. hervorgeht.cm / m χ 24 hours χ atm. emerges.
Fig. 4 zeigt die Versuchsergebnisse für Folien aus Polyäthylenterephthalat mit einer Dicke von 12 nm, Polyäthylen mit einer Dicke von 2 5 um und Polypropylen mit einer Dicke von 25 um; die Folien wurden jeweils zusammen mit der dünnen Aluminiumschicht aufgedampft.Fig. 4 shows the test results for films made of polyethylene terephthalate with a thickness of 12 nm, polyethylene with a thickness of 2.5 µm and polypropylene with a thickness of 25 µm; the foils were each together with the thin Vapor-deposited aluminum layer.
Wie die Versuchsergebnisse in Fig. 4 zeigen, nimmt, wenn die Dicke der Metallschicht etwa 400 bis 1000 S beträgt, Die Sauerstoffdurchlässigkeit einen Wert an, der die Verwendung des Lautsprechers in der Praxis erlaubt. Die Sauerstoffdurchlässigkeit, die erzielt wird, wenn die Dicke der Metallschicht etwa 800 R beträgt, wird auf das 1/100-fache im Vergleich zum Fall ohne Metallschicht verkleinert.As shown by the experimental results in Fig. 4, when the thickness of the metal layer is about 400 to 1000 S, the oxygen permeability becomes a value that allows the speaker to be used in practice. The oxygen permeability, which is obtained when the thickness of the metal layer is about 800 R, is set to 1/100-fold reduced without metal layer compared to the case.
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Fig. 5 zeigt ein Diagramm, aus dem die Versuchsergebnisse bezüglich der Beziehung zwischen der Dicke der Metallschicht in Angström und der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit bei 40°C in g/m χ Std. hervorgehen. Fig. 5 zeigt das Versuchsergebnis der Polyäthylenterephthalatfolie bei einer Dicke von 12 um, die zusammen mit der dünnen Aluminiumschicht aufgedampft wurde.Fig. 5 is a graph showing the results of experiments on the relationship between the thickness of the metal layer in Angstrom and the moisture permeability at 40 ° C in g / m χ hours. Fig. 5 shows the result of the experiment the polyethylene terephthalate film at a thickness of 12 µm, which is vapor-deposited together with the thin aluminum layer became.
Fig. 5 zeigt, daß, wenn die Dicke der Metallschicht etwa 400 bis 1000 S beträgt, die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit einen Wert hat, der die Verwendung des Lautsprechers in der Praxis erlaubt. Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, die erhalten wird, wenn die Dicke der Metallschicht etwa 600 S beträgt, wird auf das 1/100-fache im Vergleich zum Fall verringert, wenn keine Metallschicht vorhanden ist.Fig. 5 shows that when the thickness of the metal layer is about 400 to 1000 S, the moisture permeability has a value that allows the speaker to be used in practice. The moisture permeability that obtained when the thickness of the metal layer is about 600 Ω becomes 1/100 times that of the case reduced if there is no metal layer.
Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der Polyäthylenterephthalat-Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyvinylchlorid- und Nylon 66-Folien, die zusammen mit einer Metallschicht mit einer Dicke von 600 R aufgebracht wird, im Vergleich zu der entsprechenden Folie ohne Metallschicht ist in der folgenden Tabelle angegeben.The moisture permeability of the polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride and nylon 66 films, which is applied together with a metal layer with a thickness of 600 R , compared to the corresponding film without a metal layer is given in the following table.
Feuchtigkeitsdurchlässigkeit Folie (g/m2 · 24 Std. beiMoisture permeability film (g / m 2 · 24 hours at
Dicke OR Dicke 600 J?Thickness OR thickness 600 J?
Polyäthylenterephthalat 45 Ö75Polyethylene terephthalate 45 Ö75
Polyäthylen 2 5 0,6Polyethylene 2 5 0.6
Polypropylen 20 1,0Polypropylene 20 1.0
(25 JLim)(25 JLim)
Polyvinylchlorid 2,3 0,5Polyvinyl chloride 2.3 0.5
(20 um)(20 um)
Nylon 66 250 0,5Nylon 66 250 0.5
(15yum)(15yum)
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Ähnlich wie die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der PoIyäthylenterephthalat-Folie in Fig. 5, ist die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der anderen Folie-η, die mit der Metallschicht mit einer Dicke von 6OO A versehen sind, klein und im wesentlichen konstant.Similar to the moisture permeability of the polyethylene terephthalate film in Fig. 5, is the moisture permeability of the other film-η which is associated with the Metal layer provided with a thickness of 600 Å, small and essentially constant.
Die Gas- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der hochmolekularen Folie, die mit der Metallschicht mit einer Dicke von 400 bis 1000 R versehen ist, hat einen Wert, der weitaus kleiner als der der nicht mit der Metallschicht versehenen hochmolekularen Folie ist und der die praktische Verwendung des Lautsprechers ermöglicht.The gas and moisture permeability of the high molecular film provided with the metal layer with a thickness of 400 to 1000 R has a value which is much smaller than that of the high molecular film not provided with the metal layer and which enables practical use of the speaker .
Vorzugsweise beträgt die Dicke der Metallschicht weniger als 10O0 A, da die Abschirmfolie selbst eine ausreichende Steifigkeit hat, so daß die Schallviedergabe im hohen Tonbereich gedämpft wird.The thickness of the metal layer is preferably less than 100 Å, since the shielding film itself is sufficient Has rigidity, so that the sound reproduction in the high tone range is attenuated.
Fig, 3 zeigt ein weiteres Beispiel des elektrostatischen Lautsprechers, der einen Abschirmfilm 4 hat, der aus einer flexiblen Folie 4a aus einem hochmolekularen Film wie aus Polyäthylenterephthalat, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Nylon 66 oder dergleichen besteht und auf der Außen- und Innenseite mit dünnen Metallschichten 4b aus Aluminium oder dergleichen versehen ist. In diesem Falle kann der Abschirmfilm 4 eine geringe Dicke und damit Masse haben. Die Gesamtsumme der Dicke der Metallschichten auf der Außen- und Innenseite der flexiblen Folie 4a wird zu etwa 400 bis 1000 S, nicht jedoch über 1000 A gewählt. Diese Abmessung wird zur Schallwiedergabe im hohen Tonbereich bevorzugt.Fig. 3 shows another example of the electrostatic A loudspeaker having a shielding film 4 made of a flexible sheet 4a made of a high molecular weight film such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, nylon 66 or the like and is provided on the outside and inside with thin metal layers 4b made of aluminum or the like. In this Case, the shielding film 4 can have a small thickness and thus mass. The total sum of the thickness of the metal layers on the outside and inside of the flexible film 4a becomes about 400 to 1000 S, but not over 1000 A selected. This dimension is preferred for sound reproduction in the high tone range.
Die Feldelektroden 2 in Fig. 1 sind an die beiden Anschlüsse der Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossen, der eine Primärwicklung hat, der ein Tonsignal zugeführt wird. Die Membran 1 besteht aus einem nicht ferrodielektrischem, hochmolekularem Film und wirdThe field electrodes 2 in Fig. 1 are connected to the two connections of the secondary winding of a transformer, which has a primary winding to which an audio signal is supplied. The membrane 1 consists of a non-ferrodielectric, high molecular film and will
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auf einer oder beiden Flächen mit einem oberflächenaktiver Stoff oder einem ladungshemmenden Stoff versehen, und eine polarisierende Gleichstromquelle wird an die Membran 1 und einen Abgriff der Sekundärwicklung angeschlossen. Diese Maßnahme ist nicht erforderlich, wenn die Membran aus einem ferrodielektrischen, hochmolekularen Film besteht. on one or both surfaces with a surfactant Fabric or a charge retardant fabric provided, and a polarizing direct current source is applied to the membrane 1 and a tap of the secondary winding is connected. This measure is not necessary if the diaphragm consists of a ferrodielectric, high molecular film.
Es ist auch möglich, diejenigen Flächen der Feldelektroden 2, die zur Membran 1 entgegengesetzt sind, mit dem ferrodielektrischen, hochmolekularen Film zu versehen, und die Membran 1, die aus dem nicht ferrodielektrischen, hochmolekularen Film besteht, auf beiden Seiten mit einem oberflächenaktiven oder ladungshemmenden Stoff zu versehen. It is also possible, those surfaces of the field electrodes 2, which are opposite to the membrane 1, with the ferrodielectric, to provide high molecular film, and the membrane 1, which consists of the non-ferrodielectric, high molecular Film consists of providing a surface-active or charge-retardant substance on both sides.
Durch die Erfindung wird somit ein elektrostatischer Lautsprecher mit einer Abschirmfolie geschaffen, der Feuchtikeits- und Gasdurchlässigkeit ohne Verschlechterung der mechanischen und akustischen Eigenschaften des Lautsprechers klein gemacht werden kann.The invention thus creates an electrostatic loudspeaker with a shielding film, the moisture and gas permeability without deteriorating the mechanical and acoustic properties of the loudspeaker can be made small.
Selbst wenn der Abstand zwischen den beiden Feldelektroden klein ist, wird eine Funkenentladung verhindert und damit im wesentlichen keine Löcher infolge der Funkenentladung in der Membran erzeugt. Die Gefahr, daß sich das Schwingungsverhalten und damit die Tonqualität verändern, ist daher gering.Even if the distance between the two field electrodes is small, a spark discharge is prevented and thus essentially no holes are created in the membrane as a result of the spark discharge. The risk that the vibration behavior and thus change the sound quality is therefore low.
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Claims (8)
Membran in einem durch einen Ahschirmfilm hermetisch abgeschlossenen Raum, dadurch gekennzeich net, daß der Abschirmfilm aus einer flexiblen
Folie und einer dünnen Metallschicht auf der Gesamtfläche wenigstens einer Seite der flexiblen Folie
besteht.1. Condenser loudspeaker, consisting of a loudspeaker unit with a field electrode and a
Membrane in a space hermetically sealed by a shielding film, characterized in that the shielding film consists of a flexible
Foil and a thin metal layer on the entire surface of at least one side of the flexible foil
consists.
Folie aufgebracht ist.2. Loudspeaker according to claim 1, characterized in that the metal layer on the entire surface of the outside and inside of the flexible
Foil is applied.
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