DE3110547C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bändchenhochtonlautsprecher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Lautsprecher ist aus dem Buch von Dave Berrimann: Master Hi-Fi Loadspeakers and Enclosures, Hayden Book Company, 1979, S. 18-29 bekannt.

Derartige Bandhochtonlautsprecher sind für die erzielte Ausgangsleistung wegen der zu verwendenden Schalltrichter extrem groß und unhandlich und haben nichteinwandfreie Strahlungs- bzw. Abstrahl­ charakteristiken, so daß ihre Ausgangsleistung bzw. der Ausgang nur in isolierter Umgebung gehört werden kann. Ihre Impedanz ist so niedrig gewesen, daß aufwendige Wandler benötigt wurden, um die Wandlerimpedanz an die Verstärkerimpedanz anzupassen, und schließlich ist nur eine minimale Ausgangsleistung von derartigen Bandhoch­ tonlautsprechern möglich gewesen.

Dementsprechend hat sich die Verwendung derartiger Hoch­ tonlautsprecher nicht wirksam durchgesetzt; die Verwendung derartiger Bandhochtonlautsprecher hat sich nicht ver­ breitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Bandhochtonlautsprecher zu schaffen, der eine größere Ausgangsleistung des Schalldrucks mit den erhältlichen Eingangsströmen erzeugt und der die Wirkung der Abstrahlung in einer vertikalen Richtung minimiert, so daß eine maximale Ausgangsleistung für die Zuhörer an verschiedenen Plätzen in bezug auf den Lautsprecher erzielt und den Zuhörern gestattet wird, sich im Raum zu bewegen, ohne daß sie dabei eine Dämpfung bzw. Schwächung der Ausgangsleistung des Lautsprechers bemerken, wobei der Lautsprecher direkt an die Ausgangsstufe eines Verstärkers angeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Lautsprecher gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil eines derartigen Lautsprechers ist der, daß er direkt mit der Ausgangsstufe des Verstärkers verbunden werden und von ihm gespeist werden kann, oder der Lautsprecher kann derart zum Verstärker geschaltet werden, daß nur eine geringe Falschanpassung des Widerstandes zwischen den Impedanzen des Wandlers und des Verstärkers besteht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lautsprechers liegt darin, daß er besonders wirksam ist, d. h., daß ein maximaler Ton bzw. Klang in bezug zum Eingangssignal­ strom erzeugt wird.

Ferner besitzt der Lautsprecher ein geringes Eigengewicht und deshalb ein besonders gutes Einschwingverhalten.

Ferner liefert der Bandhochtonlautsprecher den Vorteil, daß er eine besonders erhöhte Länge besitzt, die ausreicht, daß das Ohr einer Person genau davor liegt, unabhängig, ob die Person steht oder sitzt, wenn der Wandler sich in aufrechter Stellung befindet. Dem­ entsprechend ist es im wesentlichen von keinerlei Be­ deutung, ob eine vertikale Verteilung des Tons vom Bandhochtonlautsprecher vorliegt oder nicht. Typischerweise wird der Bandhochtonlautsprecher häufig eine Länge im Bereich von 3 bis 5 Fuß besitzen (90 bis 150 cm) jedoch kann die Länge beträchtlich von diesem Bereich abweichen und ebenfalls so kurz sein wie ein Fuß (30 cm). Obwohl Längen, die länger als fünf Fuß sind, praktisch sind, liegt häufig kein Bedarf für derartige lange Längen vor.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines planaren Lautsprechers in aufrechter Stellung,

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht entlang annähernd der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Detailansicht entlang annähernd der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine besonders stark vergrößerte Teil­ ansicht der Erfindung,

Fig. 5 eine vergrößerte Detailansicht einer modifizierten Form der Erfindung,

Fig. 6, 7 und 8 schemaartige Darstellungen von noch weiter veränderten erfindungs­ gemäßen Ausführungsformen.

Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt einen planarartigen Lautsprecher 10, der im allgemeinen rechteckige Form vom Gesamtstandpunkt her besitzt und wird durch Füße 11 getragen, die sich auf dem Boden abstützen, die am unte­ ren Teil des Rahmens angebracht sind. Der Lautsprecher 10 besitzt Hochtonlautspre­ cherabschnitt 12 und einen im Mittelbereich liegenden Basisabschnitt 13. Der enge Hochtonlautsprecherabschnitt besitzt eine Gesamtlänge, die annähernd der des gesamten Lautsprechers entspricht und kann 4 bis 6 feet (120 bis 180 cm) in der Länge betragen oder auch länger sein.

Der Hochtonlautsprecherabschnitt des Lautsprechers 10 umfaßt eine Vielzahl länglicher streifenartiger Magnete 14, die voneinander beabstandet nebeneinander im wesentlichen in einer Ebene liegen und längliche offene Räume 15 dazwi­ schen begrenzen.

Die Magnete 14 können aus jeglicher Anzahl unterschied­ licher Magnetmaterialien gebildet sein und können gesin­ terte Magnete, z. B. Bariumferrit oder z. B. Magnete aus sel­ tenen Erden sein, z. B. Samariumkobalt. Obwohl in vielen Fällen sämtliche Magnete 14 aus einem identischen Material gebildet sein werden, ist es praktisch und in vielen Fäl­ len vorteilhaft Magnete unterschiedlicher Materialien im Lautsprecher zu verwenden, z. B. können verschiedene Magnete ne­ beneinanderliegen und aus verschiedenem Material gebildet sein. Als Ergebnis dessen können gewisse Vorteile erzielt werden, die Magnetfelder zwischen benachbarten Magneten können wie gewünscht aufgebaut werden.

Jeder der länglichen Räume 15 zwischen den benachbarten Magneten 14 umfaßt einen länglichen bändchenähnlichen Leiter 16, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Lautsprechers (Wandlers) erstreckt und eine Breite besitzt, die fast genau der Breite des Raumes zwischen den be­ nachbarten Magneten entspricht. Ein typischer Leiter 16 besteht aus einer Aluminiumfolie mit einer Dicke von 0,0005 inches (0,00127 cm) bei einer Breite von einviertel inch (0,62 cm), wobei der Leiter entwe­ der flach oder gerippt sein kann. Wenn er mit Rippen versehen ist, können die Rippen sich längs oder quer zum Leiter erstrecken.

Wie deutlich aus Fig. 4 hervorgeht, haben die angrenzen­ den Magnete 14, die an jeden der Räume 15 angrenzen, magnetische Polflächen 14 N und 14 S die entgegengesetzte magnetische Polaritäten besitzen. Als Ergebnis dessen wird ein starkes Magnetfeld 17 in jedem der Räume 15 auf­ gebaut und umgibt den Leiter 16 darin. Vorteilhafterweise ist der Leiter 16 in der Mitte der Dicke des Raumes 15 angeordnet, so daß er symmetrisch darin angeordnet ist.

Unter gewissen Umständen kann es jedoch wünschenswert sein, wie es in Fig. 5 gezeigt wird, daß der Bandleiter 16′ asymmetrisch in bezug zur Dicke des länglichen Raumes 15 zwischen den Magneten angeordnet ist, jedoch ist der Leiter 16′ wie es Fig. 5 zeigt, definitiv innerhalb des Magnetfel­ des angeordnet, das zwischen den entgegengesetzten Pol­ flächen der benachbarten Magnete 14 angeordnet ist. In einigen Fällen kann der Leiter 16.1 wie es Fig. 5 zeigt, so angeordnet werden, daß seine Kante nicht direkt der Pol­ fläche einer der Magnete gegenüberliegt, d. h. der Leiter wird über die Oberfläche der zwei sich gegenüberliegenden Magnete bewegt; und der Leiter wird noch im Magnetfeld der beiden Magnete angeordnet.

Es dürfte einleuchten, daß die Leiter 16 im wesentlichen frei von den Magneten 14 sind und frei in den Räumen 15 sich hin- und herbewegen bzw. oszillieren können, um ei­ nen hörbaren Ton zu erzeugen, wenn die Hörtongeber bzw. Audiofrequenz-Eingangsströme an den Leitern anliegen. Die Leiter 16 sind an ihren entgegengesetzten Enden 16.1 am Rahmen 11.1 des Wandlers befestigt.

Es ist wünschenswert, die Kanten des Leiters 16 an den Stellen zu befestigen, die entfernt voneinander zu den zwei Polflächen 14 S und 14 N liegen, um die Hin- und Herbewegung des Leiters 16 im Raum 15 zu steuern. In die­ ser Hinsicht kann eine Kante des Leiters 16 durch einen Klebepunkt 16.2 an der Polfläche 14 S an einer Stelle be­ festigt werden; und danach kann die gegenüberliegende Kante des Leiters durch einen Klebepunkt an der entgegen­ gesetzten Polfläche 14 N an einer Stelle 1 bis 2 inches (2,48-4,96 cm) davon weg angebracht werden entlang der Länge des Leiters 16, um die Befestigungspunkte zwischen den Kanten des Leiters und den gegenüberliegenden Polflä­ chen insgesamt entlang der Leiterlänge zu staffeln. Die Magnete 14 sind normalerweise gute Isolatoren und die Be­ festigung des Leiters an den Polflächen der Magnete hat tatsächliche keine Wirkung auf den Fluß des Signalstroms durch die Leiter.

Ein Gewebe 18 liegt über den Magneten und Leitern in beab­ standeter Beziehung um den Wandler 12 einzuhüllen.

Der Wandler umfaßt ebenfalls eine Armatur bzw. einen Anker 19 aus magnetischem Material, z. B. Weicheisen, und der Anker besitzt eine Vielzahl von Löchern oder Tonöffnungen 19.1. Der Anker 19 ist am Rahmen 11.1 des Wandlers befestigt, daß er starr damit verbunden ist.

In einer alternativen Form können die Öffnungen 19.1 weggelassen werden und statt dessen können die unteren Teile 15.1 der Räume 15 zwischen den Leitern 16 und der Anker 19 im wesentlichen mit einem tonabsorbieren­ den Material gefüllt werden. Die Wirkung bei der Ver­ wendung dieses tonabsorbierenden Materials anstelle der Öffnungen 19.1 wird jedoch bei hohen Audio-Frequen­ zen minimal.

Der Anker 19 ist fest und dient dazu, die Magnete 14 in stationärer Lage zueinanderzuhalten und trägt jeden der Magnete 14 auf einem Abstandsmittel. Die Abstands­ mittel 20 sind aus nicht-magnetischem Material z. B. aus extrudiertem Kunststoff, sind jedoch sicher sowohl mit dem Anker 19 als auch mit den Magneten 14 verbunden. Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Magnete 14 aus einer Viel­ zahl nämlich kurzer Segmente gebildet sind. Gewisse Ma­ gnetmaterialien sind jedoch nur in kurzen Längen erhält­ lich, jedoch bei Materialien die in längeren Ausmaßen bzw. Längen erhältlich sind, kann jeder der Magnete 14 in einem Stück vorgesehen werden.

Im Betrieb werden die Hörtongeberströme zu den Leitern 16 gebildet, die in dem starken Magnetfeld 17 liegen, wodurch die Leiter 16 vibrieren oder oszillieren, um einen hörbaren Ton zu erzeugen. In dieser Ausführungs­ form der Erfindung sind die Leiter 16 aus einem band­ ähnlichen Metallfolienmaterial, das eine extrem niedri­ ge Masse bzw. Eigengewicht besitzt und dadurch ein gutes Einschwingverhalten aufgrund des daran angebrachten Ein­ gangssignalstroms schafft. Die Wirksamkeit dieser Wandler 12 ist besonders gut, da die Leiter 16 vollständig vom stärksten Teil des Magnetfeldes 17 eingehüllt werden, da der Leiter innerhalb des länglichen Raumes zwischen den benachbarten Magneten angeordnet ist.

Es hat sich herausgestellt, daß ein Magnetfeld, welches typischerweise 1800 Gauß in jedem der länglichen Räume 15 besitzt, in vielen Wandlern zufriedenstellend ist, jedoch können die Magnetfelder eine bedeutend größere und niedrigere Intensität aufweisen und ebenfalls nütz­ lich und wünschenswert sein. Die längliche Form des Wandlers 12 im Lautsprecher 10 minimiert dabei den Ausstrahlungs- bzw. Verteilungsmangel der Hochfrequenztöne in vertikaler Richtung. Der Wandler 12 ist besonders günstig in einer Länge von zwei Fuß (60 cm) und ist ebenfalls auch besonders nütz­ lich in einer länge von vier Fuß (120 cm). Geeignete Impedanzen im Bereich von acht Ohm können sehr leicht erreicht werden, um Impedanzanpassungsschwierigkeiten mit Verstärkern zu vermeiden.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform sind zwei nebeneinanderliegende Bandleiter 16.6 beabstandet von­ einander Kante an Kante innerhalb des Raumes 15.4 zwischen den angrenzenden stationären Magneten 14.4 angeordnet. Diese Leiter können in beabstandeten Stellungen entlang ihren Kanten an den Flächen der Magnete 14.4 befestigt werden, um zu verhindern, daß die Leiter sich gegenseitig berühren und Kurzschlüsse hervorrufen. Normalerweise werden die Leiter 16.6 reihenweise miteinander verbunden, um die Wirksamkeit anzuheben und die Impedanz des Wandlers als Ganzes zu steigern. Die Leiter 16.6 wirken zusammen, um einen hörbaren Ton zu erzeugen und leiten den Audio­ frequenz-Eingangsstrom.

In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Wandlers sind die bändchenförmigen Leiter 16.4 an einer Membran 23 befestigt, die direkt im länglichen Raum 15.3 zwischen den angrenzenden Magneten 14.3 liegt. In dieser Form vibriert die gesamte Membran 23 mit den bändchenförmigen Leiter 16.4, um einen hörbaren Ton herzustellen, der an angelegten Signalen gut entspricht. In Fig. 7 sind die bändchenförmigen Leiter 16.4 durch Drahtleiter 16.5 ersetzt, wobei die Drahtleiter 16.5 ebenfalls in der Membran 23 zur Erzeugung deren Vibration innerhalb des länglichen Raumes befestigt sein können, worin die Membran und die Leiter von einem starken Magnetfeld vollständig umgeben sind.

In Fig. 8 sind drei getrennte Bandleiter 16.7 in dem länglichen Raum 15.5 aufgenommen, worin die Leiter von dem starken Magnetfeld vollständig umgeben sind, das zwischen den angrenzenden Magneten aufgebaut ist. In dieser Anordnung muß jedoch dafür Sorge getragen werden, daß die Leiter während der Vibration nicht miteinander in Berührung kommen. Die zwei äußeren Leiter können an isolierten Stellen an der Länge der Polflächen der Magnete befestigt werden, wobei geeignete Vorsichts­ maßnahmen ergriffen werden, um zu verhindern, daß der in der Mitte liegende Leiter mit den beiden äußeren in Berührung kommt. Die Vorteile der Verwendung von Vielfach- bzw. Bündelleiter im Magnetfeld liegen darin, daß eine größere Audio-Ausgangsleitung erzeugt wird, in einem größerer Stromfluß im Raum zwischen Magneten abläuft, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Impedanz führt.

Es dürfte einleuchten, daß die vorliegende Erfindung einen signaltragenden Leiter schafft, der innerhalb des stärksten Teils des Magnetfeldes zwischen benach­ barten stationären Magneten angeordnet werden kann, die gegenüberliegende Polflächen entgegengesetzter Polarität an gegenüberliegenden Seiten des dazwischen­ liegenden Raumes besitzen, durch den sich der Leiter erstreckt. Eine verbesserte Wirksamkeit und Impedanz bei extrem gutem Einschwingverhalten sind die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Lautsprechers.

Claims (2)

1. Bändchenhochtonlautsprecher, umfassend ein Magnetpaar mit länglichen Polflächen entgegengesetzter Polarität, die einander gegenüberliegen und einen dazwischenliegenden Spalt aufweisen, in dem ein bändchenförmiger Leiter angeordnet ist, der sich entlang den Polflächen erstreckt, wobei der Leiter in etwa die gleiche Länge wie die länglichen Polflächen aufweist, und wobei die Länge der Polflächen des Magnet­ paares der vielfachen Breite des Spaltes zwischen den Magneten entspricht, und wobei der Leiter eine Tonausbreitung senkrecht zu seiner Fläche erzeugt, gekennzeichnet durch einen schalltrichterfreien Aufbau, der die seitliche Abstrahlung des erzeugten Tones nach vorn und hinten ermöglicht und direkt an die Ausgangs­ stufe des Verstärkers unter Verzicht auf einen Spannungs­ wandler anschließbar ist, wobei der bändchenförmige Leiter eine Länge von etwa 30-180 cm besitzt.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Magnetankerstromkreis, der den Spalt durchläuft ohne den vom oszillierenden Leiter stammenden Ton zu dämpfen.