abspielen

Horn-Lautsprecher

in Theorie und Praxis zum Selbstbau ...
grundlegende Betrachtungen (eine klasse Seite von Hr. Römhild)     Hier

... Ich bin inzwischen oft von Nutzern meiner Seite nach den theoretischen Zusammenhängen gefragt wurden. Ob man das vielleicht "halbwegs verständlich" darstellen könnte... Die Frage war :

"Warum funktioniert das eigentlich so gut ? - Ist doch schon verblüffend, bei eigentlich so geringem Aufwand"

Nun, ich möchte es versuchen - weise aber darauf hin: Ich bin kein Akustikexperte und werde mich auch auf starke
Vereinfachungen beschränken ! Mir ist durchaus bewußt, daß die Zusammenhänge
weit umfangreicher sind...

Also - hier meine Erklärung...

   Selbst moderne Lautsprecher haben einen bescheidenen Wirkungsgrad d.h., nur wenige "angelieferte" elektrische Watt`s werden auch in "akustische" Watt, also Schall-Leistung umgesetzt. Der Hauptgrund liegt darin, daß die großflächige Lautsprechermembran schlecht an das sie umgebende Medium Luft angepaßt ist. Der Strahlungswiderstand ist nicht angepaßt ! (ähnlich bei dem System Antenne - Luft   [also freier  Raum]  bei Hochfrequenz). Der Funkamateur kennt dieses Problem...

   Vergleich: Man versuche einmal ein Ruderboot mittels Paddel in Bewegung zu bringen, wenn man mit diesen in der Luft "herumpaddelt". Es wird nur gelingen, wenn man statt der Paddel einen "Propeller" mit vielen "PS" benutzt (Flugzeug...).
     Aber :  soooviel Leistung haben wir nun dennoch nicht zur Verfügung...
     Oder : Man bringt die Paddel in ein "dichteres" Medium (sprich - Wasser).

   Also - ein akustischer Transformator muß her ! Leistungsquelle und Ausbereitungsmedium müssen aneinander angepaßt werden. Die Lautsprecherboxen (bes. Baßreflexboxen) beschreiten diesen Weg der akust. Anpassung.
Nun, eine gewisse Besserung bringt das Druckkammersystem. In völlig abgeschlossenen (luftdichten) Kammern
(Stichwort: "Akustischer Kurzschluß") erfolgt die Abstrahlung gezielt in eine Richtung unter Querschnittsverringerung     (wichtig !)


(anklicken)

In der Druckkammer (rechts v.d. Membran) wird durch die Auslenkung der Lautsprechermembran mit der Fläche "F" um die Länge "a" das Luftvolumen "V" verringert:

V = F • a

   Diese Luftvolumen wird nun in den wesentlich engeren Querschnit des Horns mit der Fläche "f" gepresst und muß dort den wesentlich längeren Weg "b" zurücklegen. Und das in der selben Zeit ! Es erfolgt hier eine Geschwindigkeits-Transformation ! Es entsteht hier ein höherer Strahlungs-widerstand, wodurch die abgegebene akustische Schalleistung größer wird. Warum? Die Luft muß sich im kleineren Querschnitt "f" schneller bewegen (größere Weglänge "b") als in der Druckkammer mit der Weglänge "a" (oder Auslenkung der Membran).

   Der Wirkungsgrad steigt etwa im Verhältnis F : f - man kann ihn aber nicht beliebig vergrößern ! Es gilt also immer einen Kompromiß zu schließen und zu optimieren ... Die Einflüsse, die hier nicht betrachtet werden sind z.B. das Zusammenpressen (Komprimieren) der Luft, was zu einer Volumenverringerung und Erwärmung (Leistungsverlust ! - siehe Luftpumpe) führt, die tatsächliche Membranfläche im Verhältnis zur Druckkammer - Fläche und die akustische Anpassung ist natürlich auch frequenzabhängig (d.h. tiefe NF = großer Querschnitt, siehe Gramophon) u.s.w.

     Die Druckkammer stellt also einen akustischen "Transformator" dar, der die unterschiedlichen "Schall - Widerstände"
(harte, unelastische Membran  ↔  elastische Luftmoleküle) aneinander anpaßt !

Das Horn sorgt mit seiner Geometrie für eine "gleitende" Widerstandsanpassung. Ideal wäre ein sgn. Exponentialtrichter, der die allmähliche Anpassung an den freien Raum gewährleisten könnte. Man denke an die recht bescheidene "Reichweite" eine Schreies/Rufes im Vergleich zum schweizerischen Alpenhorn, das man kilometerweit vernehmen kann, bei gleicher Schalleistung des Menschen.

zurück     weiter