Gehäusearten |
Der akustische Kurzschluss
Betreibt man einen Lautsprecher ohne Gehäuse, so wird auf beiden Seiten des Lautsprechers Schall abgestrahlt. Bewegt sich dann die Membran in Richtung Hörer, so wird hier die Dichte der Luft erhöht, auf seiner Rückseite vermindert. Bei tiefen Frequenzen kann die Luft um den Lautsprecher herum den Druckunterschied ausgleichen – und die tiefen Töne werden nicht an den umgebenden Raum abgestrahlt. Man spricht vom akustischen Kurzschluss.
Offene Schallwand
Der zuvor beschriebene Kurzschluss kann verhindert werden, indem die Luft von der Rückseite des Lautsprechers auf kurzem Weg zur Vorderseite gelangt. Der Lautsprecher wird dazu auf eine große Wand gesetzt. Zur Wiedergabe eines 50 Hz-Tones, sollte diese 3 Meter Durchmesser haben. Der Weg um die Schallwand ist dann so groß, dass die Druckänderung an der Vorderseite der Membran nicht durch die Rückseite kompensiert werden kann.
Leider ist eine Schallwand von 3 x 3 Meter nicht praktikabel. Aus diesem Grund wurde nach anderen Lösungen gesucht:
Geschlossenes Gehäuse (closed enclosure)
Die einfachste Lösung um zu verhindern, dass die Luft auf der Rückseite des Lautsprechers nach vorn strömt, ist den Lautsprecher in ein geschlossenes Gehäuse zu setzen. Die rückseitigen Abstrahlungen des Chassis bleiben im Gehäuse und der nach vorn abgestrahlte Schall wird nicht irritiert, es entsteht also kein akustischer Kurzschluss.
Nachteile dieser Methode:
- der rückseitig abgestrahlte Schall wird nicht genutzt (das wäre für die tiefen Töne wünschenswert, da diese in der direkten Abstrahlung problematisch sind).
- Die eingeschlossene Luft in dem Gehäuse (das 100% dicht sein muss) wirkt auf die Lautsprechermembran wie ein Polster. Zur Abstrahlung tiefer Töne muss der Lautsprecher weit ausgelenkt werden und hier stört die rücktreibende Federkraft, welche die Resonanzfrequenz der Box dann deutlich erhöht .
Vorteile der closed Box:
- hervorragendes Impulsverhalten
- lässt sich leicht bauen
Bassreflexbox
Im gegensatz zum geschlossenen Gehäuse nutzt die Bassreflexbox auch den rückwärtig abgestrahlten Schall. Sie wurde 1932 von A.C.Thuras patentiert, jedoch waren sehr viele nachfolgende Arbeiten notwendig, bis man sie einfach berechnen konnte. 1973 erschienen von Richard Small (Thiele/Small Parameter) Aufsätze, die zusammen mit vielen anderen Arbeiten zum Durchbruch verhalfen.
Dieses Gehäuse ist wie eine geschlossene Box aufgebaut, jedoch enthält sie eine Öffnung mit einem Port ins Innere des Gehäuses. Durch diese Öffnung strömt die Luft nicht einfach ins Freie, sondern schwingt im Port und wirkt wie eine eigene Schallquelle, die phasenverschoben Schall abstrahlt.
Werden die Elemente Lautsprecher, Gehäusegröße und Bassreflexrohr richtig aufeinander abgestimmt, so strahlt das Bassreflexrohr im Tiefbassbereich dann Schall ab, wo die direkte Schallabstrahlung von der vorderen Membranseite bereits abnimmt. Somit muss der Tieftontreiber nicht so weit ausgelenken wie bei einer geschlossenen Box und benötigt weniger Leistung für den gleichen Schalldruck. Letzteres liegt nicht zuletzt an dem größeren Wirkungsgrad.
Transmissionline
Die Transmissionline-Box besteht aus einem geschlossenen Gehäuse an das ein sehr langer Kanal angeschlossen ist. Dieser hat die Länge der tiefsten abzugebenden Wellenlänge geteilt durch 4 (also z.B. für 30 Hz = 11 Meter Wellenlänge: 2,8 Meter Länge)
Der lange Kanal ist außerdem ein Resonator, der einseitig zum Tieftöner (geschlossenes Gehäuse) abgeschlossen ist und zur anderen Seite offen. Er schwingt somit mit 1/4 oder 3/4 oder 5/4 der Wellenlänge. Da die höheren Frequenzen (3/4 und 5/4 Wellenlänge) störend sind, wird dar Kanal mit leichtem Dämpfungsmaterial bedämpft. Dies geschiet zum Lautsprecherchassis hin etwas dichter und zur Öffnung nur ganz schwach.
Transmissionline haben den Nachteil, dass sie sehr schwer abzustimmen ist und somit viel Wissen vorhanden sein muss um sie in Eigenentwicklung zum Klingen zu bringen.
Hornlautsprecher
Hörner werden immer dann eingesetzt, wenn es um höchste Lautstärke ankommt, da ein Horn den Schall hervorragend vom Schall-Wandler an die umgebende Luft übertragen kann. Im HiFi-Betrieb gibt es jedoch das recht großes Problem, das ein ideales Horn einen Horndurchmesser von größter Wellenlänge geteilt durch 2 haben sollte. Bei 30 Hz ist also ein Horn mit 5,5 Meter Durchmesser nötig, was natürlich in kein Wohnzimmer rein passen würde.
Man löst dieses Problem mit Hornansätzen oder gefalteten Hörnern, die zum Teil auch die Wände des Raumes mit einbeziehen, wie z.B. Eckhörner
Im HiFi-Bereich spielen Hörner heute eine geringe Rolle, jedoch gibt es immer wieder sehr interessante Konstruktionen, die nicht nur das Herz von Röhrenverstärkerfreunden höher schlagen lässt. Ein Beispiel wäre hier das Jericho Breitband-Horn mit Fostex-treiber
Bandpassgehäuse
4ter Ordnung
Dieses Bandpassgehäuse bestehen virtuell aus einem geschlossenen System an dessen Vorderseite eine Box mit einer Bassreflexöffnung gekoppelt ist.
Es eignet sich besonders für Subwoofer, da keine steilflankigen aktiven oder passiven Filter von Nöten sind. Durch das Bauprinzip und wie der Name schon sagt entsteht ein akustischer Bandpass, der die Obere und Untere Grenzfrequenz begrenzt. So werden Töne um 200 Hz, die der Mensch orten kann, nicht mehr vom Subwoofer abgestrahlt.
6ter Ordnung
Dieser Prinzip funktioniert ähnlich wie der Bandpass 4ter Ordnung, nur das virtuell 2 Bassreflexgehäuse an den Lautsprecher gekoppelt werden. Bei dieser Bauart steigt der Wirkungsgrad nochmals deutlich gegenüber der 4ten Ordnung und der Bandpass wird ein Stück breiter. Meistens können Wooferchassis, die für einen 4ten Ordnung Bandpass geeignet sind, auch für einen 6ter Ordnung zu verwenden
Dipolgehäuse und RiPole