PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19641503A1 20.05.1998
Titel Elektrostatischer Lautsprecher mit wahlweiser Rundstrahlcharakteristik
Anmelder Gerkinsmeyer, Norman, 87758 Kronburg, DE;
Bohl, Hans-Eckehard, 87435 Kempten, DE
Erfinder Gerkinsmeyer, Norman, 87758 Kronburg, DE;
Bohl, Hans-Eckehard, 87435 Kempten, DE
DE-Anmeldedatum 09.10.1996
DE-Aktenzeichen 19641503
Offenlegungstag 20.05.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.05.1998
IPC-Hauptklasse H04R 19/02
IPC-Nebenklasse H04R 1/32   H04R 1/28   
Zusammenfassung Es wird ein Lautsprecher vorgeschlagen, dessen Folie mit Gasen oder Luft gefüllt wird. Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Lautsprecher nach dem elektrostatischen oder magnetostatischen Prinzip arbeitet. Der erfindungsgemäße Lautsprecher ist in der Lage, je nach Bauform und Anwendung Musiksignale mit einem Abstrahlwinkel von 1°-360°, horizontal wie vertikal, wie eine Punktschallquelle abzustrahlen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Lautsprecher, der rund-, kugel-, halbkugel-, ellipsoid- oder halbellipsoidförmig ist, dessen Folie mit Gasen bzw. Luft gefüllt und der in der Lage ist, Musiksignale mit einem Abstrahlwinkel von 1°- 360°, horizontal wie vertikal, abzustrahlen.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher kann sowohl alleine als auch in Verbindung mit anderen dynamischen Lautsprechern (vornehmlich im Baßbereich) betrieben werden. Er kann frei im Raum aufgestellt oder aber mit einer speziellen Vorrichtung an die Wand gehängt werden.

Bei herkömmlichen guten dynamischen Lautsprechern hat man es in der Regel mit sogenannten Mehrwegsystemen zu tun. Der Grund dafür sind die akustischen, mechanischen und physikalischen Gegebenheiten.

Sie benötigen in der Regel große, unhandliche Gehäuse, die aufwendig verarbeitet und bedämpft werden müssen. Rein optisch gesehen, hat man es fast immer mit relativ voluminösen Gebilden zu tun, die sich nur schwer in die Wohnlandschaft integrieren lassen. Dabei ist dies noch der geringste Nachteil, den man sich mit dieser Art von Lautsprechern erkauft.

Hohe bewegte Massen, instabile Materialien der Membranen, Materialresonanzen, Phasenverschiebungen, ungenaue passive elektrische Bauteile (Frequenzweichen), unterschiedliche akustische Zentren (Laufzeitunterschiede) usw. machen die herkömmlichen dynamischen Lautsprecher vollends zu Kompromißlautsprechern.

Eine weitere Gattung der Lautsprecher sind die Elektrostaten- und Bändchenlautsprecher.

Es gibt bereits seit 1925 die sogenannten Elektrostaten und seit den fünfziger Jahren die Bändchenlautsprecher, die als Dipolstrahler mit einer einzigen Membrane fast den ganzen Frequenzbereich, den ein Mensch akustisch wahrnehmen kann, abstrahlen.

Einzig im Baßbereich benötigen sie die Unterstützung eines Baßlautsprechers, was jedoch keinen Nachteil mit sich bringt, da Frequenzen unterhalb 120 Hz zu ungerichtet abgestrahlt werden, als daß sie vom menschlichen Gehör geortet werden können. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß der Baßlautsprecher seinen akustischen Ursprung innerhalb der Abstrahlebene des obengenannten Elektrostaten oder Bändchenlautsprechers hat.

Solche Kombinationen sind auch bei normalen dynamischen Lautsprechern, als Subbaß mit Satellitensystemen betrieben, bekannt.

Der Nachteil der obengenannten elektrostatischen und Bändchenlautsprecher mit relativ großer Membranfläche ist die zumindest in einer Ebene stark gebündelte Schallabstrahlung. Diesen Effekt versucht man durch Wölbung der Membran zu mindern (Zylinderwellenstrahler), was bei konventioneller Bauweise jedoch nur in einer Ebene möglich ist. Am ungünstigsten schneiden in dieser Hinsicht Lautsprecher mit vollkommen flacher, d. h. ebener Membrane ab (ebene Schallwellen).

Der Klang der Elektrostaten bzw. Bändchenlautsprecher jedoch ist in der Regel "normalen dynamischen Lautsprechern" haushoch überlegen, und zwar aus folgenden Gründen: geringe bewegte Masse der Membrane, fehlender zentrischer Antrieb durch Schwingspule und dadurch induzierte Biegeschwingungen, statt dessen gleichmäßig auf jedem Flächenelement angetriebene Membrane, Abstrahlung über eine einzige Membrane, freie Abstrahlung der Membrane ohne akustisch störende Gehäuse sowie fehlende Frequenzweichen mit all ihren hinlänglich bekannten Problemen. Diese Vditeile ziehen natürlich auch Nachteile mit sich.

Aufgrund der fehlenden Gehäuse bei elektrostatischen bzw. nach dem Bändchenprinzip aufgebauten Flächenlautsprechern löschen sich die von der Membrane nach vorne und nach hinten abgestrahlten Schallwellen gegenseitig aus ("akustischer Kurzschluß"), so daß man die Membrane meist unverhältnismäßig groß bauen muß.

Je tiefer die Frequenz ist, die man abstrahlen will, um so größer werden die Abmessungen der Membrane und damit des gesamten Lautsprechers. Solche Lautsprecher können beeindruckende Abmessungen annehmen, wobei 2 m Höhe und 1 m Breite durchaus normal sind.

Ein weiterer Nachteil ist der noch immer recht geringe Wirkungsgrad, der unter anderem mit dem fehlenden Gehäuse zusammenhängt.

Obendrein wirkt sich die rückwärtige Schallabstrahlung (Dipolcharakteristik) störend auf das Klangbild aus und erfordert deshalb besonderes Augenmerk hinsichtlich der Aufstellung.

Aufgrund ihrer Abstrahlcharakteristik als sog. Flächenstrahler produzieren Lautsprecher dieser Bauart außerdem ein stereofones Klangbild mit sehr breiter "imaginärer Bühne", bei der alles, was an Musikinformationen wiedergegeben wird, unverhältnismäßig groß erscheint.

Eine weitere Schwäche der großflächig ausgedehnten Membran dieser Lautsprecher ist, daß sie aufgrund ihrer fehlenden mechanischen Bedämpfung bei sehr ausgeprägten und gleichbleibenden Musiksignalen und Tönen in eine Art Taumelbewegung bzw. in Resonanz gerät, so daß eine Lautstärkeanhebung der Musikinformation stattfindet.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher vereinigt die Vorteile aller obengenannten Lautsprecher miteinander ohne deren Nachteile und geht noch einen Schritt weiter.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher kann je nach Form seiner Bestimmung, mehr oder weniger gerichtet (Kugelwellenstrahler), sowohl horizontal als auch vertikal abstrahlen, und zwar durch seine halbkugel-, vollkugel-, halbellipsoid- oder vollellipsoidförmige Gestaltung.

Gegenüber herkömmlichen Lautsprechern (dynamisch, elektrostatisch, Flächen, Dipol oder Rundumstrahlern) weist der erfindungsgemäße Lautsprecher folgende Vorteile auf:

Der erfindungsgemäße Lautsprecher ist in seiner Bauform verhältnismäßig klein, und dadurch sind ihm in der Aufstellung oder Positionierung im Raum sowie in der Anwendung kaum Grenzen gesetzt.

Gerade jetzt im Medienzeitalter der Heimkino- und Computeranwendungen sowie der doch immer kleiner werdenden Wohnungen ist der erfindungsgemäße Lautsprecher in einer unaufdringlichen Weise stets platzsparend im Raum unterzubringen.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher läßt sich sowohl als Halbkörper-Lautsprecher an der Wand als auch in Vollkörperausführung hängend an der Decke befestigen. Dabei ist er in dieser obengenannten Weise kaum als Lautsprecher identifizier- bzw. erkennbar. Es ist in diesem Fall vorgesehen, den erfindungsgemäßen Lautsprecher mit einem Subbaß zu betreiben, der dann unauffällig im Raum plaziert werden kann.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher kann als Halbkörpervariante in ein Gehäuse integriert oder aber als Halb- oder Vollkörpervariante auf ein Gehäuse montiert werden. Dieses Gehäuse sollte dann sinnvollerweise mit einem darauf abgestimmten Baßlautsprecher bestückt sein, wie bereits auf Seite 1 beschrieben.

Es ist vorgesehen, daß an den erfindungsgemäßen Lautsprecher über eine "Aktiv-, Teilaktiv- oder Passivfrequenzweiche" und die dazugehörigen "End- oder Vollverstärker" ein Subbaß- oder aber der Baßlautsprecher in der integriert montierten Weise, wie oben beschrieben, angeschlossen wird.

Nachfolgend sind die Funktionsprinzipien und Varianten des erfindungsgemäßen Lautsprechers aufgezeigt.

In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 den Lautsprecher als erfindungsgemäße Vollkugelversion mit Subbaß,

Fig. 2 den Lautsprecher als erfindungsgemäße Halbkugelversion mit Subbaß,

Fig. 3 den Lautsprecher als erfindungsgemäße Halbkugelversion integriert im Subbaßgehäuse,

Fig. 4 den Lautsprecher als erfindungsgemäße Halbkugelversion für die Wandmontage mit oder ohne externem Subbaß,

Fig. 5 den Lautsprecher als erfindungsgemäße Vollkugelversion für die Deckenmontage - hängend mit oder ohne Subbaß,

Fig. 6 die Aufbauschematik des Lautsprechers als erfindungsgemäße Halbkugelversion,

Fig. 7 die Aufbauschematik des Lautsprechers als erfindungsgemäße Vollkugelversion,

Fig. 8 das Blockschaltbild: Gasdruckbehälter und Ventilanordnung des erfindungsgemäßen Lautsprechers,

Fig. 9 den Lautsprecher als erfindungsgemäße ovale Version als Vollkörper mit oder ohne Subbaß,

Fig. 10 den Lautsprecher als erfindungsgemäße ovale Version als Halbkörper mit oder ohne Subbaß,

Fig. 11 den erfindungsgemäßen Lautsprecher in der Vorderansicht als Voll- und Halbkörper,

Fig. 12 das akustische Abstrahlverhalten eines Elektrostaten in der Seitenansicht,

Fig. 13 das akustische Abstrahlverhalten eines Elektrostaten in der Draufsicht,

Fig. 14 das akustische Abstrahlverhalten des erfindungsgemäßen Lautsprechers als ovale Vollkörpervariante Seitenansicht,

Fig. 15 das akustische Abstrahlverhalten des erfindungsgemäßen Lautsprechers als ovale Vollkörpervariante Draufsicht,

Fig. 16 das Blockschaltbild der Ansteuerelektronik des erfindungsgemäßen Lautsprechers als Voll- und Halbkörpervariante sowohl in Kugel- als auch ovaler Bauform,

Fig. 17 das Beispiel eines Schaltbildes der aktiven Frequenzweiche für den erfindungsgemäßen Lautsprecher als Voll- oder Halbkörper sowohl in Kugel- als auch ovaler Bauform,

Fig. 18 das Beispiel eines typischen Frequenzgangs für Elektrostaten und des erfindungsgemäßen Lautsprechers ohne Frequenzgangkorrektur,

Fig. 19 das Beispiel des Aufbaus des erfindungsgemäßen Lautsprechers in der Ausführung als Magnetostat. - Schnittzeichnung - Seitenansicht Gitter, Magneten und Folie.

Fig. 20 das Beispiel des Aufbaus des erfindungsgemäßen Lautsprechers in der Ausführung als Magnetostat. Draufsicht - Detail, Gitter und Magneten.

In Fig. 6 und Fig. 7 ist am besten der Aufbau des erfindungsgemäßen Lautsprechers zu sehen. Es handelt sich hierbei um Schnittzeichnungen der Seitenansichten.

Die Formen des erfindungsgemäßen Lautsprechers in Fig. 6 und Fig. 7 sind in diesen Fällen die Voll- und Halbkugelvariante, ohne jedoch den Schutzbereich auf diese und weitere wie z. B. ellipsoid- oder halbellipsoidförmige und andere geometrisch festgelegte Bauformen des erfindungsgemäßen Lautsprechers einschränken zu wollen.

Es kann, wie eingangs beschrieben, je nach Anwendungsfall jede x - beliebige Form als Halb- oder Vollkörper realisiert werden.

Es soll hier nur kurz auf die generelle Funktionsweise eines Elektrostaten eingegangen werden, da diese Art von Lautsprechern als gegebener Stand der Technik seit ca. 70 Jahren bekannt ist und demzufolge hier keine Schutzrechte verletzt werden.

Das Kernstück dieses Lautsprecherprinzips ist eine 2 bis 20 Mikrometer dicke Folie - in der Regel Polyester-, die auf einen Rahmen gespannt wird. Dieser wiederum sitzt über Distanzstreifen (vornehmlich elektrisch isolierendes Spezialklebeband), sogenannte "Spacer", zwischen zwei Gittern (sogenannte "Statoren", bestehend aus isolierend beschichtetem Aluminium, Stahl, Messing usw.) gleicher Größe bzw. Außenabmessungen.

Die Polyester-Folie (elektrisch schwach leitend beschichtet mit einem Flächenwiderstand von ca. 10 Megohm aufwärts) wird jetzt gegenüber den Gittern über ein Hochspannungsnetzteil statisch mit einer Hochspannung von mehreren 100 bis 10.000 Volt aufgeladen. Die Hochspannung ist hierbei vollkommen ungefährlich, da sich die Entladeströme im Mikroampere - Bereich befinden und die Folie überdies nach außen hin durch die beiden Gitter gegen Berührung geschützt ist.

Die Gitter wiederum werden über einen Transformator ("Übertrager") mit dem vom Verstärker kommenden Ausgangssignal ("Wechselspannung") gespeist. Das Signal wird hierbei herauftransformiert, um eine für elektrostatische Ablenkung der Folie ausreichende Spannungsamplitude zu erhalten. Liegt jetzt ein Musiksignal zwischen den beiden Gittern an, so wird wechselseitig mal das vordere, mal das hintere Gitter mit positiver bzw. negativer Spannung beaufschlagt und umgekehrt.

Die Folie, die sich gleichspannungsgeladen zwischen den Gittern befindet, erfährt hierdurch nun eine wechselseitige Ablenkung nach vorne bzw. hinten, die genau dem angelegten Musik-Wechselspannungssignal entspricht. Dabei bewegt sie die Luft und erzeugt somit Schallwellen, die wir dann als Musik wahrnehmen.

Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Lautsprechers in Fig. 6 und 7

Fig. 6 zeigt den erfindungsgemäßen Lautsprecher als Halbkörpervariante.

Es hat sich als günstig erwiesen, als Gitter (9) und (9. 1) 0,2-3 mm dickes Aluminium,Messing bzw. Stahl mit einer runden Lochung (Rv 4-6 bis Rv 16-16 oder größer) zu verwenden, welches mit isolierender Farbe beschichtet ist - in der Regel wirbelgesintert.

Das Gitter (9) bzw. (9. 1) wird, je nach Anforderung und Vorgabe, durch Tiefziehen oder Pressen in Form gebracht. Dabei ist von Vorteil, den Rand des Gitters (11) weder zu lochen noch zu verformen, so daß eine Art ringförmiger Kragen stehen bleibt, der 1. zur Stabilisierung, 2. zur Montage und 3. zur Kontaktierung dient. Der Teilkreisdurchmesser von Gitter (9.1) ist hierbei vergleichsweise kleiner als der von Gitter (9), und zwar um die 4-fache Dicke der Spacer (Doppelseitiges Klebeband) und die 2-fache Dicke der Folie. Es hat sich als günstig erwiesen, daß der Abstand zwischen den Gittern und der Folie 1 mm nicht überschreiten sollte.

Die elektrische Kontaktierung bei Punkt (11) geschieht dadurch, daß man am Rand des Gitters ein wenig Farbe entfernt bzw. freiläßt, um dort Anschlußdrähte bzw. -Litzen anzulöten, zu -schweißen oder auch zu -schrauben.

Es hat sich ebenfalls als günstig erwiesen, die Polyesterfolie (10) erst durch Tiefziehen in Form zu bringen und anschließend im Vakuum leitend mit Aluminium zu beschichten. Die Form entspricht dabei jener der beiden Gitter mit lediglich in der Mitte zwischen diesen liegenden Abmessungen.

Der Rand der Folie (10) wird mit dem Ring (12) verklebt, wobei dann die elektrische Kontaktierung in Form eines zwischen (10) und (12) eingelegten Kabels erfolgt. Auch kann der Ring mit einer nach außen gehenden Anschlußfahne versehen sein, über welche die Kontaktierung möglich ist. Der Ring (12) besteht vorteilhaft aus dem gleichen Werkstoff wie die Gitter (9) und (9.1) und ist rundum isoliert, mit Ausnahme in dem Bereich, wo er mit der Folie verklebt ist.

Die Rückwand (7), mit einer Dicke zwischen 4 mm und 20 mm, wird aus Kunststoff, z. B. Polycarbonat (Plexiglas, Delrin o.a.) gefertigt. Sie ist dämpfend beschichtet und zusätzlich mit luft- und gasdurchlässigem Dämmstoff (8.1) belegt, um mögliche Resonanzen und Schallreflexionen zu unterbinden.

In der Rückwand (7) befindet sich ein Loch mit Gewinde (15), in welches die Ventileinheit (8) eingeschraubt wird.

Die Gitter (9) und (9.1) werden an ihren Kragen (11) über ringförmige doppelseitige Klebestreifen (6) jeweils mit der Folie (10) und der Rückwand (7) luft- und gasdicht zusammengefügt. Die Spacer (6) (doppelseitiges elektrisch isolierendes Klebeband) haben eine Dicke von 0,2 mm bis 10 mm und mittelharte bis harte Konsistenz.

Fig. 7 zeigt den erfindungsgemäßen Lautsprecher als Vollkörpervariante.

Hier besteht der Unterschied zur Halbkörpervariante lediglich darin, daß die Rückwand (7) durch eine Mittelwand (14) ersetzt wird. Die Mittelwand (14) ist dann ringförmig und weist eine radiale, nach innen gehende Bohrung mit Gewinde (15) auf, durch welche die Ventileinheit (8) angeschlossen wird. Über diese Bohrung (15) besteht Gasdruckverbindung zu beiden Innenhälften des Vollkörperlautsprechers. Die Mittelwand (14) ist bei dieser Variante auf beiden Seiten dämpfend beschichtet und zudem in der in Fig. 7 dargestellten Weise beidseitig mit Dämmaterial (8.1) versehen.

Neben diesen beiden Grundbauformen gemäß Fig. 6 und 7 sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen denkbar, wie z. B. die Zusammenfügung zweier Halbkörpervarianten, bei denen z. B. die vordere die Form eines Halbellipsoids, hingegen die hintere die Form einer Halbkugel hat. Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken nach vorne und nach hinten realisieren. Ebenso sind auch erfindungsgemäße Ausführungen mit zwei unterschiedlichen Halbkörpervarianten denkbar, die durch eine gemeinsame Mittelwand verbunden sind und die sowohl separate, d. h. voneinander unabhängige und nicht miteinander verbundene Gasdrucksysteme als auch ein gemeinsames Gasdrucksystem haben.

Fig. 8 zeigt das Ventil (8) als Funktionsschaltbild. Mit (16) sind hierbei der Gas- bzw. Luftdruckbehälter, mit (17) das Steuerventil und mit (1 + 2) die erfindungsgemäßen Lautsprechervarianten gekennzeichnet.

Der Innenraum des erfindungsgemäßen Lautsprechers (1 + 2) wird nun über den Gasdruckbehälter (16) unter leichten Überdruck gesetzt, wobei das Steuerventil (17) diesen so einregelt, daß die Druckdifferenz zwischen dem Außenatmosphärendruck und dem Druck innerhalb des erfindungsgemäßen Lautsprechers stets konstant bleibt.

Das Steuerventil (17) kann in der erfindungsgemäßen Ausführung sowohl ein rein pneumatisches als auch ein elektronisch gesteuertes Ventil sein. Der Druck innerhalb des erfindungsgemäßen Lautsprechers ist relativ gering, da die Folie lediglich in Form gebracht werden muß. Sie besteht - im Gegensatz zu einem Luftballon - aus einem fast nicht dehnbaren Material, so daß höherer Druck keine nennenswerten Vorteile bringt.

Aufgrund der Gas- oder Luftfüllung ist der erfindungsgemäße Lautsprecher gegen Resonanzen auf der Oberfläche der Membrane gefeit, da er auf ein aktives Luftpolster arbeitet. Insbesondere bei der Vollkörpervariante können kaum Resonanzen auftreten, da der erfindungsgemäße Lautsprecher sich wie eine nach allen Seiten hin atmende Kugel verhält, die sich ausdehnt und zusammenzieht.

Mit der Größe des erfindungsgemäßen Lautsprechers läßt sich der Frequenzumfang zu den unteren Frequenzen hin beeinflussen. Je größer die Abmessungen, desto tiefer die unterste abstrahlbare Grenzfrequenz.

In Verbindung mit dem als Baß bzw. Subbaß arbeitenden Zusatzlautsprecher lassen sich somit Größe und Verwendungszweck vorzüglich aufeinander abstimmen. Dabei verhält sich der erfindungsgemäße Lautsprecher stets wie eine beinahe ideale Punktschallquelle. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu allen bekannten konventionellen Lautsprechern. Er ist damit der nahezu perfekte Lautsprecher, der als einziger in der Lage ist, fast masselos und als Kugelwellenstrahler zu arbeiten.

Wie in Fig. (12) zu sehen ist, bündelt der hier bereits "fortschrittliche" Elektrostat (d. h. mit gebogener Schallwand - üblich sind hier ebene Schallwände) in der vertikalen Ebene (Zylinderwellenstrahler). Nach hinten hin fokussiert er förmlich das Signal, was Probleme in der räumlichen Abbildung durch gebündelte reflektierte Schallwellen mit sich bringt.

Dies bedeutet, daß diese Lautsprecher sind nicht nur ihrer Größe wegen, sondern auch infolge der oben beschriebenen Schwierigkeit sehr aufstellungskritisch sind.

Das beschriebene Flächenstrahlerverhalten macht sich besonders bei der Abstrahlung hoher Frequenzen bzw. der tonalen Balance der Musikwidergabe bemerkbar. Die Lautsprecher müssen sehr genau auf den Zuhörer ausgerichtet werden, da sich sonst die Schallwellenfront (18) als gebündelte ebene oder als Zylinderwelle über den zumeist sitzenden Zuhörer hinweg ausbreitet. Zugleich ändert sich dabei der Frequenzgang in Abhängigkeit von der Hörerposition. Elektrostaten müssen deshalb genau im rechten Winkel zum Zuhörer aufgestellt werden. Dies wiederum bedeutet, daß der Zuhörer still sitzen bleiben muß, und zwar genau im Hördreieck, weil sonst die imaginäre Bühne vor ihm zusammenbricht.

Fig. 13 zeigt die Ausbreitung der Schallwellenfront des beschriebenen herkömmlichen Elektrostaten in der Draufsicht (Zylinderwelle).

Im Gegensatz dazu erkennt man in Fig. 14, wie bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher sich die kugel- oder ellipsoidförmige Schallwellenfront (18) gleichmäßig zu den Zuhörern, egal ob groß, klein, sitzend oder stehend, ausbreitet. Die Form dieser Schallwellenfront läßt sich nun noch durch die Formgebung des erfindungsgemäßen Lautsprechers steuern. Hat man z. B. einen kleinen Raum, den man beschallen will, nimmt man eher die Halb- oder Vollkugelversion.

Will man einen großen Raum beschallen, ist eine flachere und auch etwas größere Variante (Halb- oder Vollellipsoid) von Vorteil.

Fig. 16 und 17 zeigt die Ansteuerelektronik, die den erfindungsgemäßen Lautsprecher ansteuert.

Sie ist im Prinzip keine Neuerfindung, da diese Art Elektronik schon seit 40 oder mehr Jahren existiert. Mit heutiger integrierter Bauweise und Mikroelektronik läßt sich dies alles lediglich kleiner und vor allem genauer realisieren.

Die Elektronik gem. Fig. 16 korrigiert das Frequenzverhalten des erfindungsgemäßen Lautsprechers und trennt zugleich die Frequenzbereiche zwischen dem erfindungsgemäßen Lautsprecher und dem unterstützenden Baß- bzw. Subbaßlautsprecher. Fig. 17 zeigt ein zeitgemäßes Ausführungsbeispiel einer aktiven Frequenzweiche, wie sie in Fig. 16 in Funktionsblöcken dargestellt ist.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher ist, ob in integrierter Form gem. Fig. 3 oder als Standlautsprecher in der Voll- und Halbkörpervariante gem. Fig. 1 und 2, als Wandlautsprecher gem. Fig. 4 oder als Deckenlautsprecher gem. Fig. 5 jeweils mit Subbaß, in entsprechender Weise mit der obengenannten Frequenzweiche verbunden.

Fig. 18 zeigt den Frequenzgang des erfindungsgemäßen Lautsprechers und auch "normaler Elektrostaten" gem. Fig. 12 ohne Frequenzweiche. Die Steuerelektronik Fig. 16 u. 17 glättet den Frequenzgang, und zwar nicht wie üblich, passiv mit einem "Saugkreis", was Wirkungsgradverluste verursacht, sondern aktiv mit einer spiegelbildlichen Korrektur der Frequenzkurve, auch aktive Entzerrung genannt.

Durch diese Bauweise verschlechtert man nicht den Wirkungsgrad des Lautsprechers wie bei passiver Entzerrung. Zugleich hat das Aktivkonzept den großen Vorteil, daß man den erfindungsgemäßen Lautsprecher jederzeit auf die jeweiligen akustischen Begebenheiten eines Raumes einmessen und einstellen kann.

Die Elektronik gem. Fig. 16 und 17 sowie die Ventileinheit gem. Fig. 8 werden sinnvollerweise in den Gehäusen (5), (20) und (21) untergebracht.

Bei der Deckenversion gem. Fig. 5 sowie auch den anderen Fällen gem. Fig. 1, 2, 3 und 4 kann es sich als Vorteil erweisen, die Ventileinheit gem. Fig. 8 über einen Druckschlauch mit der in der Rückwand (7) bzw. der in der Mittelwand befindlichen Bohrung mit Gewinde (15) schraubend zu verbinden.

Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, die Folie des erfindungsgemäßen Lautsprechers mit einer Gleichspannung zwischen 500 und 5000 Volt aufzuladen. Es gibt verschiedene Arten von Hochspannungsnetzteilen, auf die hier ebenfalls nicht näher eingegangen wird, da sie ebenfalls seit ca. 70 Jahren Stand der Technik sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher als "Magnetostat" gem. Fig. 19 ist der Aufbau im Prinzip ähnlich wie in Fig. 6 und 7. Hier haben wir lediglich ein Gitter, das innere Gitter (9.1), welches der Funktion des erfindungsgemäßen Lautsprechers dienlich ist. Das vordere Gitter (9) dient lediglich dem Schutz der empfindlichen Membrane.

Gem. Fig. 19 und 20 hat dieses innere Gitter (9.1) eine Lochung mit einer Stegweite von mindestens 8 mm und ist mit zylinderförmigen Seltenerden- oder anderen

Magneten (23) von mindestens 6 mm Durchmesser und 2 mm Dicke auf den Stegen des Lochgitters, und zwar auf der Seite zur Folie (10) hin, bestückt.

Die Spacer (6) (doppelseitiges elektrisch isolierendes Klebeband) sind in diesem Fall um die Dicke der Magneten stärker.

Die Gitter des erfindungsgemäßen Lautsprechers als Magnetostat müssen nicht elektrisch isoliert werden, da hier keinerlei Spannung anliegt. Sie sollten lediglich lackiert sein. Die Folie dieser Variante besteht aus dem gleichen Material wie der erfindungsgemäße Lautsprecher in der Ausführung als Elektrostat.

Die Folie wird lediglich andersartig leitend bedampft und zwar niederohmig, mäanderförmig oder flächig. Die Kontaktierung erfolgt, mit Plus und Minus, hier bei der Mäanderversion am jeweiligen Leiterende, bei der Flächenversion jeweils an den gegenüberliegenden Seiten bzw. an möglichst weit auseinander liegenden Punkten.

Der Flächenwiderstand liegt hier bei ca. 0,1 bis 8 Ohm. Liegt der Flächenwiderstand deutlich unterhalb 3 Ohm, hat es sich als günstig erwiesen, den erfindungsgemäßen Lautsprecher über einen sogenannten Übertrager an die Verstärkerelektronik anzuschließen und damit in seiner Impedanz anzupassen.

Wie bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher in der Ausführung als Elektrostat ist auch hier der Anschluß eines Subbasses und/oder der Baßlautsprecher über die Aktiv-, Passivweiche, Voll-, Vor- und Endverstärker im integrierten Gehäuse möglich und auch von Vorteil.

Bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher als Magnetostat ist, wie auch bei der Version als Elektrostat, die Füllung mit Gasen und Luft vorgesehen.

Ebenso ist auch die Form als Voll- oder Halbkörper, mit allen bereits beschriebenen Möglichkeiten, Bestandteil der Schutzansprüche.

Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprecher nach dem Prinzip eines Elektrostaten arbeitet.
  2. 2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprecher nach dem Prinzip eines Bändchen- bzw. Magnetostatenlautsprechers arbeitet.
  3. 3. Lautsprecher, nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprecher mit einem Subbaß kombiniert und betrieben werden kann.
  4. 4. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in ein Baßgehäuse integriert und betrieben werden kann.
  5. 5. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mittels einer Vorrichtung auf ein Baßgehäuse montiert und betrieben werden kann.
  6. 6. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mittels einer Vorrichtung auf eine Säule oder Ständer montiert und betrieben werden kann.
  7. 7. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mittels einer Vorrichtung und eines Gehäuses sowohl an die Decke als auch an eine Wand montiert und betrieben werden kann.
  8. 8. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprecher als Horntreiber verwendet wird bzw. mit einem Hornvorsatz versehen wird.

    Als Hornvorsatz wird vornehmlich ein Kugelwellenhorn vorgeschlagen. Ebenso sind Tatrix- oder Exponentialhörner denkbar.
  9. 9. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit Luft oder anderen Gasen gefüllt bzw. in Form gebracht wird.
  10. 10. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisch oder elektrisch gesteuertes Ventil zwischen dem Lautsprecher und einem Gas- oder Luftdruckbehälter angeschlossen ist und den Innendruck des Lautsprechers zwischen 0,01 und 1 bar regelt.
  11. 11. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in der Lage ist, in einem Abstrahlwinkel zwischen 1° und 360° abzustrahlen, und zwar horizontal wie vertikal.
  12. 12. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Anwendung, der Lautsprecherkörper die Form einer Kugel, einer Ellipse oder eines leicht bauchigen Rechtecks hat.
  13. 13. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprechergeometrie als Voll- und Halbkörper ausgelegt werden kann.
  14. 14. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Membran eine Folie verwendet wird, die zwischen 2 und 20 Mikrometer dick ist.
  15. 15. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik der Folienmembrane des Elektrostaten eine Hochspannungselektronik aufweist, die in der Lage ist, die Folie mit einer Gleichspannung von 500 bis 5000 Volt statisch aufzuladen.
  16. 16. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der magnetostatischen Version der Lautsprecher über einen Übertrager an die Verstärkerelektronik angeschlossen wird.
  17. 17. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Varianten vorzugsweise eine Aktiv-, aber auch eine Passiv - Frequenzweiche mit Tiefpaßverhalten vorgesehen ist, um darüber einen Baß oder Subbaßlautsprecher zu betreiben.
  18. 18. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der magnetostatischen Version auf den Stegen des inneren Gitters (zur Folie hin), seltenerden-, normale-, tabletten-, oder zylinderförmige, Magneten vorgesehen sind.
  19. 19. Lautsprecher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie in der magnetostatischen Version mit mäanderförmig bzw. vollflächig niederohmig beschichtet wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com