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Lautsprecher,

 

als elektroakustische Wandler das letzte und zugleich schwächste Glied in der Übertragungskette. Die Forderung nach völlig verzerrungsfreier Übertragung des gesamten Hörbereichs von 16 Hz bis 20 kHz stellt ein kompliziertes Problem dar und kann derzeit von keinem Lautsprecher erfüllt werden. Diese Tatsache schlägt sich in einer Vielzahl unterschiedlichster Konstruktionen nieder. Im Wesentlichen besteht der Lautsprecher aus zwei Teilen, dem Lautsprechersystem, auch Wandler oder Speaker genannt, und dem Gehäuse, der Box oder Schallführung. Manchmal ist mit Lautsprecher auch nur das System gemeint. Von den verschiedenen Wandlerprinzipien (elektrodynamisch, elektrostatisch und piezoelektrisch) ist das elektrodynamische das häufigste. Bei diesem Prinzip erzeugt ein Permanentmagnet ein konstantes Magnetfeld in einem ringförmigen Spalt, in dem die mit der Membran fest verbundene Ringspule beweglich aufgehängt ist. Durch die Spule fließt der tonfrequente Erregerstrom. Die Kraftwirkungen der sich überlagernden Magnetfelder bewegen die Membran, es werden Schallwellen abgestrahlt. Ein hoher Wirkungsgrad des Lautsprechers ist dann gegeben, wenn die Membran gegenüber der Wellenlänge des klingenden Tones groß ist. Für tiefe Töne müsste eine Lautsprechermembran demnach etwa die Größe des Resonanzbodens eines Klaviers besitzen. Durch den Einbau des Lautsprechers in ein Horn oder Bassreflexgehäuse wird die Tiefenwiedergabe wesentlich verbessert. Ist die Membran gegenüber der akustischen Wellenlänge klein, entsteht an ihrer Vorder- und Rückseite je ein Kugelschallfeld. Beide Felder haben die Tendenz, sich durch ihre Gegenphasigkeit auszulöschen. Dieser Effekt wird als akustischer Kurzschluss bezeichnet und kann mit einer geeigneten Schallführung vermieden werden. Am gebräuchlichsten sind drei Gehäuseformen: Kompaktbox, Bassreflexbox und Horn. Mit den unterschiedlichen Lautsprecherkonstruktionen versucht man, für verschiedene Anwendungszwecke optimale Lösungen zu finden. Wichtige Kenngrößen eines Lautsprechers sind die Nennbelastbarkeit (Dauerlast; mit Rauschen gemessene Verstärkerleistung, bei der der Lautsprecher über einen längeren Zeitraum gerade noch nicht zerstört wird), die Betriebsleistung (Verstärkerleistung, die notwendig ist, um vor dem Lautsprecher 86 dB Schalldruck zu erzeugen), der Amplitudenfrequenzgang, der Bündelungsgrad (Verhältnis der gesamten zu der in Richtung Messmikrofon abgestrahlten Leistung) und die Verzerrungen (Klirr-, Intermodulations- und Impulsverzerrungen).

 

Die Übertragung des gesamten hörbaren Frequenzbereichs durch einen einzelnen Lautsprecher (Breitbandlautsprecher) ist mit erheblichen qualitativen Einbußen im Klangergebnis verbunden. Man verwendet deshalb sowohl im Studio- und Livegebrauch (PA-Anlage) als auch im Bereich der Heimelektronik (HiFi) Kombinationen von Hoch-, Mittel- und Tieftonlautsprechern. Das Klangspektrum wird von Frequenzweichen (Cross-over) in kleinere Bereiche (Bänder) zerlegt, die den speziell dafür vorgesehenen Lautsprechern zugeführt werden. Je nach Anzahl der Bänder spricht man von 2-, 3- oder 4-Weg-Systemen. Nur auf diese Weise ist eine relativ verzerrungsfreie Übertragung mit einem ausgeglichenen Frequenzgang (stetiges Verhältnis von Frequenz- und Schalldruck; kein Frequenzbereich soll hervortreten) gewährleistet. Ein weiteres Problem stellt in der Praxis die unterschiedliche Richtwirkung von Schallwellen dar. Während sich tiefe Frequenzen relativ gleichmäßig im Raum ausbreiten, erfolgt die Abstrahlung hoher Frequenzen stark gebündelt (gerichtet). Man versucht, diesen in der Regel unerwünschten Effekt durch schallablenkende Reflexionsflächen (akustische Linsen) und eine entsprechende Anordnung der Lautsprecher (Hochtöner im Halbkreis, früher als Kugelstrahler) zu beseitigen.

Lautsprecher

 

(Box), ein Ausgabegerät für Sprache und Sound. Man unterscheidet Aktiv-Lautsprecherboxen mit integriertem Verstärker und Passiv-Lautsprecherboxen ohne eigenen Verstärker.

Lautsprecher,

 

elektroakustischer Wandler, der elektrischen Wechselströme im Tonfrequenzbereich, wie sie z. B. vom Niederfrequenzverstärker eines Wiedergabegeräts (Rundfunkempfänger u. a.) geliefert werden, in hörbaren Schall (Luftschallschwingungen) umwandelt. Eine möglichst originalgetreue Klangwiedergabe lässt sich wegen des breiten Tonfrequenzbandes (16 Hz-20 kHz, d. h. über 10 Oktaven) mit einem einzigen Lautsprecher praktisch nicht verwirklichen; man verwendet deshalb in Hi-Fi-Anlagen anstelle von Breitbandlautsprechern (Frequenzbereich 50 Hz-15 kHz) meist Lautsprecherkombinationen aus Hochtonlautsprecher (»Tweeter«, 3 kHz-20 kHz), Mitteltonlautsprecher (300 Hz-5 kHz) und Tieftonlautsprecher (»Woofer«, 20-600 Hz). Dabei sorgen in passiven Lautsprecherboxen hinter dem Leistungsverstärker angeordnete Frequenzweichen (Lautsprecherweichen) dafür, dass die Tonfrequenzbereiche dem jeweils adäquaten Einzellautsprecher (»Chassis«) zugeführt werden; bei den Aktivboxen können die Lautsprecherweichen vor oder hinter dem Endverstärker (oder den Endverstärkern) installiert sein.

 

Der in Hi-Fi-Anlagen am häufigsten verwendete Lautsprecher ist der dynamische Lautsprecher (elektrodynamischer Lautsprecher). Er besteht aus einem kräftigen Permanentmagneten, in dessen Luftspalt sich ein elektrischer Leiter in Form einer schwingfähig aufgehängten Spule befindet. Fließt durch die Schwingspule ein tonfrequenter Wechselstrom, so bewegt sie sich infolge der Induktion axial im Luftspalt, und zwar im Rhythmus des Wechselstroms; die an ihr befestigte und mitschwingende konus- oder kalottenförmige Membran regt dadurch die umgebende Luft zu Schallschwingungen an. Der optimale Durchmesser der Membran hängt von der Wellenlänge der Töne ab (Durchmesser zwischen 45 cm bei Tieftonlautsprechern und 2 cm bei Hochtonlautsprechern). Für Hochtonlautsprecher setzt man häufig Kalottenmembranen ein (Kalottenlautsprecher), die wegen ihrer halbkugeligen Oberfläche den Schall in einem weiteren Winkel als die Konusmembranen abstrahlen. Eine Sonderform des dynamischen Lautsprechers ist der Bändchenlautsprecher, bei dem ein gefaltetes Aluminiumbändchen die Schwingspule ersetzt und gleichzeitig als Membran dient.

 

Der elektrostatische Lautsprecher beruht auf dem Kondensatorprinzip: Zwischen einer starren Elektrode und einer dünnen leitenden Membran als Gegenelektrode liegt eine hohe Gleichspannung (einige kV). Werden den beiden tonfrequente Wechselströme zugeführt, so entstehen Ladungsverschiebungen, die Kraftwirkungen auf die Membran ausüben, sodass diese im Rhythmus dieser Wechselspannung schwingt.

 

Der in der Frühzeit des Hörfunks fast ausschließlich verwendete, nach dem Prinzip des Telefonhörers funktionierende elektromagnetische Lautsprecher beruht auf der Anziehungskraft eines Elektromagneten, der bei den ersten Lautsprechern direkt auf eine Blechmembran wirkte. Später wurde diese durch einen frei vor den Polen des Magneten schwingenden Anker ersetzt, dessen Schwingungen auf eine Konusmembran aus Papier übertragen wurden (Freischwinger, heute ebenfalls überholt).

 

Lautsprecherboxen können als allseitig geschlossene Kompaktboxen oder als Bassreflexboxen mit einer Austrittsöffnung an der Vorderseite ausgeführt werden. Lautsprecherboxen werden mit Breitbandlautsprechern oder Lautsprecherkombinationen aus Hochton-, Mittelton- und Tieftonlautsprechern bestückt; mit dem Anwachsen des Volumens wird auch die Tieftonwiedergabe verbessert. Die Basstüchtigkeit von Kleinboxen beruht dagegen vielfach auf der menschlichen Fähigkeit, Grundtöne aus dem Gedächtnis zu ergänzen (»virtueller« Bass, virtuelle Töne).

 

Sonderformen von Lautsprechern sind der piezokeramische Lautsprecher und der Plasmalautsprecher.

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

 

Mikrofone und Lautsprecher