Lautsprecher Chassis |
Hochtöner
Kalotten-Hochtöner
Dieses System der Hochtöner gehört zu den Tauchspulen-Lautsprechern und entspricht den gängigsten Antrieben für HiFi- und PA-Anwendungen. Hierbei besteht das Antriebssystem aus einem Magneten und einer Spule.
- Das Magnetfeld wird in einem Luftspalt konzentriert. Dazu verlängern die Polplatten und der Polkern den Magneten
- Die Antriebsspule befindet sich im Luftspalt
Funktionsprinzip:
Sobald die Spule von Strom durchflossen wird, bildet sich durch das Magnetfeld eine elektromagnetische Kraft, die senkrecht zum Strom und Magnetfeld verläuft. Mit dieser Kraft wird sie Membran nach oben oder unten ausgelenkt und es entsteht abgestrahle Schallenergie.
Um den sehr schmalen Luftspalt zwischen Spule und Magnet zu Kühlen, kommt bei einigen Hochtönern ein Kühlmittel namens Ferofluid zum einsatz. Jedoch handelt es sich meistens um günstige Chassis. Bei höherpreisigen Kalotten wird dieses weg gelassen und die Kühlwirkung anders bewerksteligt. Oft wird der Magnet gebohrt, so dass ein Koppelvolumen angeschlossen werden kann und somit die Resonanzfrequen und der untere Einsatzbereich sinkt.
Piezo-Hochtöner
Für den LowCost Bereich, gerade im PA-Bereich, werden gerne Piezo-Antriebssysteme eingesetzt. Hierbei wird der Piezo-Effekt ausgenutzt.
Funktionsprinzip:
Wird ein Piezo-Kristall verformt, so entsteht eine elektrische Spannung. Umgekehrt verformt der Kristall sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung. Da hohe Spannungen über kurze Weglängen benötigt werden, fallen Piezo-Kristalle oft sehr dünn aus und werden daher zweifach geschichtet. Der meist dünne Piezo-Kristall ist mit Elektroden auf den flächigen Seiten kontaktiert und die durch Verformung entstehende minimale Auslenkung wird auf eine Membran übertragen. Bei niederen Frequenzen ist er hochohmig, nimmt somit keine Leistung auf, jedoch wird er für höhere Frequenzen (1-10 kHz) niederohmig und erzeugt Schall. Aus diesem Grund werden keine Frequenzweichenbauteile benötigt.
Bändchen-Hochtöner
Das Prinziep ist das gleiche wie bei einem Kalotten-Hochtöner, also ein Tauchspulen-Lautsprecher mit einem Magnetfeld. Zwischen den Magneten stellt sich ein magnetisches Feld ein, dies geschieht durch zwei oder mehr Magnete. Das bewegliche Bändchen, welches oben und unten fixiert ist, wird durch einen Strom durchflossen. Da es selbst niederohmig ist, so dass jeder Verstärker überfordert wäre, wird die Impedanz um einen Faktor n (Wicklungsverhältnis) hochtransformiert. So erreicht man am Eingang eine gängige Impedanz um 6-8 Ohm .
Funktionsprinzip
Wird das Bändchen mit Strom durchflossen, so bildet sich durch das Magnetfeld eine Kraft, die senkrecht zum Strom und Magnetfeld verläuft. Die Membran wird senkrecht von Feld bewegt.
Streng genommen ist das Prinzip das gleiche wie beim Konuslautsprecher, jedoch ist es hier keine Spule, sondern ein sehr leichtes Bändchen. Dieses besteht beispielsweise aus Aluminium. Das Bändchen fungiert als Stromleiter und Membran zugleich. Da das Bändchen einen sehr geringen Widerstand hat, wird es über einen Übertrager/Transformator, der im Bändchenlautsprecher bereits eingebaut ist, an den Verstärker bzw. an die Frequenzweiche angeschlossen.
Konuslautsprecher
Der Konuslautsprecher besteht aus einem Antriebssystem, welches aus Magnet und Spule besteht.
Da sich magnetischen Feldlinien den Weg des kleinsten magnetischen Widerstands suchen, laufen sie gebündelt durch den Luftspalt zwischen rechter Polplatte und Polkern, worin die Antriebsspule sitzt.
Sobald die Spule von Strom durchflossen wird, bildet sich durch das Magnetfeld eine Kraft, die senkrecht zum Strom und Magnetfeld verläuft, im Bild also vertikal. Die Membran wird dadurch nach oben oder unten ausgelenkt und strahl Schallenergie ab.
Dieses Funktionsprinzip kommt in erster Linie bei folgenden Lautprecher-Chassis zum Einsatz:
- Mitteltöner
- Tiefmitteltöner
- Subwoofern
- Breitbändern
Es gibt auch ein paar Hochtöner, die dieses Prinzip aufgreifen, jedoch ist dies nicht wirklich konkurrenzfähig im Gegensatz zu Konus- oder Bändchenhochtönern.
Besonderheiten eines Tiefton-Lautsprechers
Damit Schall gleichmäßig und effizient von der Membran abgestrahlt werden kann, sollte die Membran eine gewisse Größe haben. Der Durchmesser der Membran sollte bei symmetrischer Einspeisung etwa der halben Wellenlänge λ/2 der Schallwelle entsprechen. Die Wellenlänge λ = c / f, wobei c die Schallgeschwindigkeit von 340 m/s ist und f die Frequenz in Hz sei. Zur Abstrahlung von 20 Hz wäre somit ein Lautsprecher mit Durchmesser von 1/2 * λ = 1/2 * (c/f) = 8,5 m wünschenswert. Dies ist natürlich keinesfalls Praxistauglich und es musste ein anderer Weg gefunden werden. Dies hat man dann mittels Gehäuse gelöst, die im Kapitel Gehäusearten näher beschrieben sind.
Es gibt jedoch auch noch einen etwas anderen Lösungsansatz und zwar indem man einen kleineren Magneten als Antrieb benutzt. Verkleinert man den Magneten oder baut einen Vorwiderstand in die Leitung zum Lautsprecher, so reduziert sich die Antriebskraft des Lautsprechers und die Lautstärke sinkt bei gleicher angelegter Spannung vom Verstärker. Dadurch entstehen viel weniger mittlere und hohe Töne, jedoch ähnlich viele tiefe.
Ergebnis ist, dass der Lautsprecher mehr Bassanteile anstrahlt. Kehrseite dieses Prinzip ist, dass je schwächer der Antrieb ausfällt, desto schlechter ist die Kontrolle über den Lautsprecher und er klingt schnell schwammig.