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Schallwandler-Arten und Anordnung

Schallwandler-Arten
Lautsprecher ist nicht gleich Lautsprecher. In der Regel werden beim Lautsprecher Membrane durch Elektromagnetismus zum Schwingen und damit zur Schallerzeugung angeregt, dabei ist dieses Prinzip keinesfalls die ideale Lösung um Schall zu erzeugen. Bis „ein Stück schaukelndes Papier das singen erlernt hat“ ist viel Probieren und Berechnen erforderlich. Über die Jahre der Entwicklung sind die Methoden jedoch sehr weit ausgereift, so das heute meistens ein „gesundes Verhältnis“ zwischen Wirkungsgrad und Klangqualität besteht. Wenn dabei Von Wirkungsgraden gesprochen wird ist dabei die Rede von 3-5% die tatsächlich in Schall umgesetzt werden. 95-97% der zugeführten Leistung geht als „Abfall“ verloren.
Die unterschiedlichen Typen von Lautsprechern haben dabei jeweils Ihre Vor- und Nachteile und auch bestimmte Einsatzgebiete aufgrund ihrer Eigenschaften bekommen. Die hier vorgestellten Typen, sind die Typen die sich im Bereich Home-Hifi durchgesetzt haben, es tauchen aber auch immer wieder sehr interessante neue Innovationen auf, die sich jedoch gegen bewährte und ausgereifte auf dem Markt vorhandene Schallwandler oft nur schwer durchsetzen können.

Konus-Lautsprecher
Der Konus ist eine Art trichterförmige Membran. Die Form
gibt der Membran eine gute Stabilität. Es sind auch oft
rundliche Membranformen zu finden die auch hier
einzuordnen sind. Der Konus wird über eine Spule
(Elektromagnet) die von Dauermagneten umgeben
ist zum Schwingen angeregt.
Der Konus kann dabei aus den unterschiedlichsten
Materialien bestehen, gebräuchlich sind z.B. Papier,
Polypropylen, Kevlar, Polystyrol oder auch Aluminium.
Dieser Typ wird sowohl für den Tief- und Mitteltonbereich und selten auch für den Hochtonbereich eingesetzt.

Kalotten-Lautsprecher
Die Kalotte ist eine Art Halbkugel und beschreibt auch hier die
Form der Membran. Obwohl der Typ sich optisch vom
Konus-Lautsprecher unterscheidet, ist das Funktions-
prinzip sehr ähnlich, mit Ausnahme der fehlen-
den Gummisicke und anderes geformten Membran.
Als Material werden oft Aluminium- und Titanligie-
rungen oder getränkte Textilien verwendet.
Da Kalotten-Lautsprecher nur für den Hoch- und Mittel-
tonbereich eingesetzt werden benötigen sie nur ein sehr
kleines Gehäuse das bereits im Aufbau integriert ist.

Druckkammer bzw. Horn-Lautsprecher
Hier liegt der Unterschied hauptsächlich vor der Membran, da hier
eine Kammer angebracht ist deren Ausgang über eine schmalen
Kanal in ein Horn führt. Die In der Kammer bewegte Luft
muss dabei zwangläufig im engen Kanal ihre Ge-
schwindigkeit erhöhen, was zu einer Erhöhung des
Wirkungsgrades führt und durch das anschließende
Horn noch mal verstärkt wird.
Trotz des hohen Wirkungsgrades sorgt die art der Ver-
stärkung allerdings gleichzeitig für negative Effekte be-
züglich der Klangqualität. Daher sind diese Lautsprech-
er eher im PA-Bereich für Bühne und Discotheken anzutreffen.
Durch die Dimensionen des Hornes werden die Lautsprecher meist nur
für Hoch- und Mitteltonbereiche eingesetzt.

Bändchen-Lautsprecher
Beim diesem Prinzip befindet sich ein Metallbändchen zwischen 2 Magneten. Wird das Bändchen mit Strom durchflossen, bewegt es sich im Magnetfeld. Der Große Vorteil hier ist, das das schwingende Bändchen gleichzeitig Spule und Membrane ist, was erhebliche Gewichtsvorteile hat. Leider erfordern die Lautsprecher jedoch einen hohen internen Schaltungsaufwand, so dass die Herstellung aufwendig ist.
Durch das geringe Gewicht der Membran sind die Lautsprecher nur für den Hochtonbereich verwendbar.

Magnetostaten-Lautsprecher
Magnetostaten bestehen aus einer dünnen Kunststoffmembran auf der elektrisch Leitfähige Bahnen aufgedamft sind. Um diese Membrane herum sind Dauermagnete angebracht. Werden die aufgedampften Leiter von einem Strom durchflossen, bewegt sich die Membran im Magnetfeld der Dauermagneten.
Der Anwendungsbereich beschränkt sich hier überwiegend auf den Hochtonbereich.



Sonstige Lautsprecherarten
Neben den genannten gibt es allerdings auch noch weitere interessante Typen von Lautsprechern einige davon sollen hier in kürze erwähnt werden.

Piezo-Lautsprecher
Die meisten kennen Feuerzeuge bei denen man nur aufs Knöpfchen drückt um Feuer zu bekommen, ohne dabei einen Feuerstein zu wetzen. Unterm Knöpfchen sitz dabei ein Kristall der beim verformen eine Spannung erzeugt. Das umgekehrte Prinzip wird beim Lautsprecher angewendet. Hier verursacht eine Spannung Verformungen eines Kristalls, die dann Schallwellen erzeugt.

Elektrostatischer-Lautsprecher
Auch sehr hohe Spannungen erzeugen ein ausreichend großes elektromagnetisches Feld was ausreicht um eine ebenfalls geladene Membran zu bewegen. Dieses Prinzip findet hier Anwendung. Die Spannungen erreichen dabei Werte von 5000 Volt !!! Was einen sehr hohen Schaltungsaufwand mit sich bringt.

Ionen-Lautsprecher
Die Membrane bringt einen Nachteil mit sich, sie braucht viel Energie um ständig beschleunigt und abgebremst zu werden. Der Ionen-Lautsprecher kommt ohne Membrane aus und zugehörige Nachteile aus. Er erzeugt Blitze in der Geschwindigkeit der Schwingungen. Die Luft um den Blitz erhitzt sich dabei und dehnt sich aus, so das eine Schwingung entstehen kann. Auch hier ist der Schaltungsaufwand enorm.



Lautsprecher Anordnung
Lautsprecherboxen unterscheiden sich allerdings nicht nur durch die Art des Gehäuses, sondern auch bei der Anordnung der Lautsprecher im Gehäuse wurden verschiedene Prinzipien entwickelt.

Compound-Prinzip
Speziell im Bassbereich treten immer wieder die Gehäuse-
größen in den Vordergrund. Moderne Wohnzimmer verlan-
gen nach Kompakten Boxen und zugleich nach Lautsprech-
ern die viel Tieftonanteile bieten und auch bei Filmen, Kon-
zerten und kleinen Gartenpartys nicht schlapp machen.
Ein Prinzip das sich hier anbietet ist das Push-Pull Prinzip.
Hier werden 2 Tieftöner direkt aufeinander oder hinterein-
ander montiert. Der Vorteil ist hierbei das sich dadurch die doppelte Antriebskraft ergibt, was dazu führt das das Gehäuse pauschal halbiert werden kann.

Down-Fire-Prinzip
Das Down-Fire-Prinzip wird ebenfalls bei Subwoofern angewendet
und hat einen ähnlichen Vorteil den auch das Bandpass Gehäuse
bietet. Da hier die Schallwand nicht in Richtung des Zuhörers son-
dern in einem Abstand von ca. 3 cm direkt zum Boden ausge-
richtet ist, wird ein Teil der unerwünschten höheren Frequenzen
bereits wie beim Bandpass-Gehäuse herausgefiltert.
Dazu sollte man wissen das unerwünschte Frequenzen zwar auch
mit einer Beschaltung des Tieftöners herausgefiltert werden können,
das der Wirkungsgrad bei sehr tiefen Frequenzen dadurch jedoch gesenkt wird. Die Leis-tungsfähigkeit der Box wird dadurch eingeschränkt.

D’Appolito-Prinzip
Dieses Prinzip umfasst nicht nur die Anordnung der Schallwandler sondern auch
die Beschaltung. Auf die Beschaltung gehe ich hier jedoch nicht ein, da hierfür
ebenfalls einige Grundlagen vorhanden sein müssen.
Lautsprecherboxen werden oft als Mehrweg-System konstruiert. Da jeder
Lautsprecher nur eine bestimmte Bandbreite an Frequenzen wiedergeben kann
wird das Audiosignal dabei in mehrere Teilbereiche aufgegliedert und von
unterschiedlichen Lautsprechern wiedergegeben. So ist ein Lautsprecher z.B.
für den Hochtonbereich, ein anderer für den Mittel- und Tieftonbereich zuständig.
Treffen nun während der Musikwiedergabe die unterschiedlichen Frequenzen
von unterschiedlichen Orten (1. und 2. Lautsprecher) aufeinander, können diese
sich negativ beeinflussen. Treffen zwei Schallwellen-„Berge“ aufeinander addieren
diese sich, treffen „Berg“ und „Tal“ aufeinander löschen sich die Frequenzen aus.
Bei der D’Appolito Anordnung ist ein Höchtöner zwischen zwei Mitteltönern
angebracht was diesen Effekt nicht verhindern aber minimieren kann.
Konus Lautsprecher
Kalotten Lautsprecher
Horn Lautsprecher
Compound
Downfire
D'Appolito
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