Da wir ja ein LS-Forum sind, dachte ich mal, dass ich Beschreibungen der gängigsten Prinzipien zusammensuche. Ich habe dabei die Systeme gesammelt, die im HiFi-Bereich von Interesse sind. Piezo- oder Systeme für ganz spezielle Geschichten (z. B. Ultraschall) habe ich gleich weggelassen, ebenso das ganz einfache und bekannte dynamische Chassis.
Da es sich nicht gehört, sich mit fremden Federn zu schmücken.....
Quellen: Wikipedia, Visaton, it-Wissen. Die herauskopierten Textteile sind in kursiv.
Mangerwandler
Der Mangerwandler ist benannt nach seinem Erfinder Josef Manger. Er besitzt eine Membran, die im Gegensatz zu anderen Lautsprechern eben nicht besonders steif sein muss, sondern in sich leicht verformbar ist. Die Wellen breiten sich darum auf ihr wie auf einer Wasseroberfläche aus, auf die man zum Beispiel einen Stein geworfen hat. Die Anregung dieser Membran erfolgt durch eine Spule. Durch den von ihr erzeugen, mechanischen Impuls breiten sich Wellen von der Stelle der Anregung in der Mitte konzentrisch zum Rand aus. Nur an der unteren Grenzfrequenz von etwa 120 Hz geht die in sich schwingende Bewegung der Membranoberfläche aufgrund der größer werdenden Wellenlänge langsam in eine kolbenförmige Bewegung über. Der Mangerwandler arbeitet von 120 Hz an aufwärts bis über die obere menschliche Hörgrenze hinaus und ist damit äußerst breitbandig. Sein Impulsverhalten ist exzellent und kommt dem in diesem Bereich empfindlichen menschlichen Hörsinn sehr entgegen.
Plasmahochtöner
Beim Ionenlautsprecher oder Plasmahochtöner (Plasmatweeter, Ionenhochtöner) wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich Luft beim Erwärmen ausdehnt. Dazu wird mit einem Hochspannungsverstärker zwischen einer Messing-Anode und einer Messing-Kathode in einem Glasröhrchen ein leuchtendes Luftplasma erzeugt, dessen Volumen sich im Takt der Musik verändert. Es werden auch Ionen-Hochtöner gebaut, die mit Hochfrequenz arbeiten, die Entladung wird von einer Wolframspitze direkt an die Umgebungsluft abgegeben. Der Ionenhochtöner für sich kommt theoretisch dem idealen Hochtonschallwandler sehr nahe, da seine Membran (Luft) so gut wie massefrei arbeitet und bei ihm auch keine Partialschwingungen (Verbiegungen) auftreten können, die zu den klanglichen Verfärbungen normaler Membranmaterialien führen. Ausgeführt ist der Hochtöner entweder als Rundstrahler (Magnat, entwickelt vom Physiker Dr. Siegfried Klein) oder mit einem Hornvorsatz für einen höheren Schalldruck (Version Corona etc.)
Der Ionenlautsprecher erzeugt keine Vor- und Nachschwinger. Der lineare Frequenzgang ist messbar von 5000 Hz bis 100.000 Hz (weiter gehen die üblichen Meßmikrofone nicht; Schätzungen gehen bis 800.000 Hz). In der Praxis ist es allerdings schwierig, diesen Hochtöner mit derzeit verfügbaren Mittel- und Tieftonsystemen dergestalt zu kombinieren, dass ein homogenes und annähernd natürliches Klangbild entsteht. Problematisch an dieser Schallwandlungsmethode ist weiterhin, dass durch das starke, ionisierende Feld größere Mengen Stickoxide erzeugt werden, die in Wechselwirkung mit dem Luftsauerstoff Ozon bilden. Durch den Einsatz von Katalysatoren in modernen Konstruktionen lässt sich die bei älteren Systemen deutliche Geruchsbelästigung inzwischen fast vollständig vermeiden. Gesundheitliche Schäden - auch bei längerem Betrieb - sind dabei nicht zu erwarten.
Es gab mal einen Versuchsträger in Amerika, wo der „Plasma“ bis in den Mitteltonbereich reichte. Das dabei entwickelte Ozon war so groß, dass mittels (ich glaube) Helium das Ozon neutralisiert werden musste. Dazu stand hinter dem LS eine Gasflasche und durch einen Schlauch strömte das Gas durch die Plasmaflamme. Wie würde ein berühmter Gallier sagen: „Die spinnen, die Amis.“
Die Gruppe, die die Piega-Hardcorefans am Meisten interessiert, dürften wohl die Flächenstrahler sein, bei denen die Membran GLEICHZEITIG der Antrieb (die Spule) ist
Unter Magnetostaten versteht man Lautsprecher, deren Antrieb nicht in Form einer Schwingspule lokal konzentriert ist, sondern auf der ganzen Membran verteilt ist (Folien-Magnetostaten) oder selbst die Membran (klassisches Bändchen) darstellt.
Magnetostatischer Lautsprecher finden vor allem im oberen Frequenzbereich als Hochtöner oder teilweise als Mitteltöner Anwendung (z.B. bei einigen Modellen der Firma Elac, es gibt aber auch schrankgroße Vollbereichsmagnetostaten (Lautsprecher(-gehäuse)) bei z.B. Magnepan bzw. Vollbereichsmagnetostaten mit zusätzlichem Subwoofer für die ganz tiefen Frequenzen.
Bändchen (u. a. "Decca"-Bändchen, Apogee)
Als Membranmaterial findet bei Bändchen meistens Aluminium Anwendung. Es hat (abgesehen von einigen Alkali- und Erdalkali-Metallen) die höchste massespezifische elektrische Leitfähigkeit und weist durch die Bildung einer Oxidschicht einen gewissen Eigenschutz vor Umwelteinflüssen auf. Zusätzliche Beschichtungen können trotzdem sinnvoll sein. Entgegen allgemeiner Meinung kommt es bei Bändchen-Magnetostaten zu signifikanten Partialschwingungen, sobald die Wellenlänge des Schalls in Luft kleiner als der halbe Leiterbahnenabstand wird. Für 17 kHz sind daher maximal Abstände von 1 cm zulässig.
Zum Erreichen einer horizontalen Abstrahlung ist das Bändchen vertikal orientiert, dabei ist es zum Erreichen einer breiteren Abstrahlung unter gleichzeitiger Reduzierung von Boden- und Deckenreflexionen deutlich höher als breit (Hochtöner 25 mm x 80 mm, Mitteltöner 60 mm x 200 mm) und häufig leicht konvex gekrümmt. Diese Krümmung sowie eine häufig anzutreffende leichte Strukturierung geben der sehr dünnen (ca. 10 µm, Schokoladenpapier ist dagegen schon Blech) und sehr empfindlichen Membran eine gewisse mechanische Stabilität.
Diese Folie wird vertikal von elektrischem Strom durchflossen und befindet sich in einem starken Magnetfeld (Statorfeld) eines Permanentmagneten, dessen Feldlinien horizontal verlaufen. Die resultierende Lorentzkraft bewegt die Membran vor und zurück und führt zur Schallabstrahlung.
Wie schon an anderer Stelle erläutert ist hier ein Übertrager erforderlich.
Magnetostat (u.a. Piega)
Die Membran ist eine Kunstoffolie, auf der Leiterbahnen aufgebracht sind. Auch hier ist Aluminium üblich. Die Impedanz liegt im normalen Bereich zwischen 4 und 8 Ohm, da mit dieser Technik längere und dünnere Leiterbahnen möglich sind. Es sind deutlich mehr Bauformen als bei Bändchen-Magnetostaten möglich.
Folien sind deutlich robuster als Bändchen, an denen schon die Landung einer Stubenfliege Schäden verursachen kann. Allerdings gibt es häufig Probleme mit der Dauerhaftigkeit der Verbindung der Leiterbahnen mit der Folie.
Air Motion Transformer (u.a. ADAM, ELAC)
Der Air-Motion-Transformer (AMT) ist ein von Dr. Oskar Heil entwickelter Schallwandler. Er besteht aus einer ziehharmonika-ähnlich gefalteten Membran, auf der sich mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen befinden. In einem Dauermagnetfeld schließen bzw. öffnen sich die Membranfalten, wenn ein Wechselstrom die Leiterbahnen durchfließt, dabei wird die Luft aus den Falten herausgedrückt bzw. angesaugt. Air Motion Transformer zeichnen sich, aufgrund der sehr kleinen bewegten Massen, durch exzellentes Impulsverhalten und hohen Wirkungsgrad aus.
Problematisch war bei den ersten, zum Teil noch heute populären AMT-Ausführungen, bei denen im Magnetantrieb Ferritmagnete verwendet wurden, ein meist hohes Gesamtgewicht, da die Magnetfelder im verhältnismäßig großen Luftspalt starke Permanentmagneten erfordern, was aber in neueren Bauformen durch Einsatz hochkoerzitiver Magnete (Neodym) überwunden werden konnte.
Elektrostat (u. a. die "Maggies")
Vom Aufbau her besteht dieser elektrostatische Lautsprecher aus den Gitterelektroden, auch Stratoren genannt, der Membranfolie und dem Rahmen mit den Abstandshaltern. Die Membranfolie hat eine äußerst geringe Masse und und wird mit einer Polarisationsspannung von 1.000 bis 5.000 Volt vorgespannt. Die Vorspannung verhindert, dass die Membranfolie durch den Ruhezustand schwingt, was zu einer Frequenzverfälschung führen würde. Das Audiosignal des Audioverstärkers liegt im Gegentakt (Push-Pull) an den beiden Gitterelektroden. Dadurch wird die Membranfolie gleichzeitig von beiden Elektroden elektrostatisch beeinflusst: die eine drückt, die andere zieht. Die in Schall umgesetzte Membranbewegung wird durch die Gitterelektroden abgestrahlt.
Hier noch ein paar Bildchen, Zeichnungen und Erläuterungen zu den Flächenstrahlern
...und natürlich DAS Bändchen aller Bändchen.
Natürlich habe ich bei den verschiedenen Herstellern weitere Beschreibungen gefunden, diese heben (natürlich) ihre Prinzipien besonders positiv hervor und lassen oftmals kein gutes Haar an den anderen Systemen. Da es mir nur auf eine Prinzipbeschreibung ankam, habe ich diese URL nicht genutzt. Sehr bedauerlich dieser Umgang, da JEDES System Vor- UND Nachteile hat.
Aber auf fast allen Seiten gab es kleinere oder größere Probleme bei den "Namen" der Systeme, das wohl alle vom "Ribbon" ausgehen.
Da es sich nicht gehört, sich mit fremden Federn zu schmücken.....
Quellen: Wikipedia, Visaton, it-Wissen. Die herauskopierten Textteile sind in kursiv.
Mangerwandler
Der Mangerwandler ist benannt nach seinem Erfinder Josef Manger. Er besitzt eine Membran, die im Gegensatz zu anderen Lautsprechern eben nicht besonders steif sein muss, sondern in sich leicht verformbar ist. Die Wellen breiten sich darum auf ihr wie auf einer Wasseroberfläche aus, auf die man zum Beispiel einen Stein geworfen hat. Die Anregung dieser Membran erfolgt durch eine Spule. Durch den von ihr erzeugen, mechanischen Impuls breiten sich Wellen von der Stelle der Anregung in der Mitte konzentrisch zum Rand aus. Nur an der unteren Grenzfrequenz von etwa 120 Hz geht die in sich schwingende Bewegung der Membranoberfläche aufgrund der größer werdenden Wellenlänge langsam in eine kolbenförmige Bewegung über. Der Mangerwandler arbeitet von 120 Hz an aufwärts bis über die obere menschliche Hörgrenze hinaus und ist damit äußerst breitbandig. Sein Impulsverhalten ist exzellent und kommt dem in diesem Bereich empfindlichen menschlichen Hörsinn sehr entgegen.
Plasmahochtöner
Beim Ionenlautsprecher oder Plasmahochtöner (Plasmatweeter, Ionenhochtöner) wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich Luft beim Erwärmen ausdehnt. Dazu wird mit einem Hochspannungsverstärker zwischen einer Messing-Anode und einer Messing-Kathode in einem Glasröhrchen ein leuchtendes Luftplasma erzeugt, dessen Volumen sich im Takt der Musik verändert. Es werden auch Ionen-Hochtöner gebaut, die mit Hochfrequenz arbeiten, die Entladung wird von einer Wolframspitze direkt an die Umgebungsluft abgegeben. Der Ionenhochtöner für sich kommt theoretisch dem idealen Hochtonschallwandler sehr nahe, da seine Membran (Luft) so gut wie massefrei arbeitet und bei ihm auch keine Partialschwingungen (Verbiegungen) auftreten können, die zu den klanglichen Verfärbungen normaler Membranmaterialien führen. Ausgeführt ist der Hochtöner entweder als Rundstrahler (Magnat, entwickelt vom Physiker Dr. Siegfried Klein) oder mit einem Hornvorsatz für einen höheren Schalldruck (Version Corona etc.)
Der Ionenlautsprecher erzeugt keine Vor- und Nachschwinger. Der lineare Frequenzgang ist messbar von 5000 Hz bis 100.000 Hz (weiter gehen die üblichen Meßmikrofone nicht; Schätzungen gehen bis 800.000 Hz). In der Praxis ist es allerdings schwierig, diesen Hochtöner mit derzeit verfügbaren Mittel- und Tieftonsystemen dergestalt zu kombinieren, dass ein homogenes und annähernd natürliches Klangbild entsteht. Problematisch an dieser Schallwandlungsmethode ist weiterhin, dass durch das starke, ionisierende Feld größere Mengen Stickoxide erzeugt werden, die in Wechselwirkung mit dem Luftsauerstoff Ozon bilden. Durch den Einsatz von Katalysatoren in modernen Konstruktionen lässt sich die bei älteren Systemen deutliche Geruchsbelästigung inzwischen fast vollständig vermeiden. Gesundheitliche Schäden - auch bei längerem Betrieb - sind dabei nicht zu erwarten.
Es gab mal einen Versuchsträger in Amerika, wo der „Plasma“ bis in den Mitteltonbereich reichte. Das dabei entwickelte Ozon war so groß, dass mittels (ich glaube) Helium das Ozon neutralisiert werden musste. Dazu stand hinter dem LS eine Gasflasche und durch einen Schlauch strömte das Gas durch die Plasmaflamme. Wie würde ein berühmter Gallier sagen: „Die spinnen, die Amis.“
Die Gruppe, die die Piega-Hardcorefans am Meisten interessiert, dürften wohl die Flächenstrahler sein, bei denen die Membran GLEICHZEITIG der Antrieb (die Spule) ist
Unter Magnetostaten versteht man Lautsprecher, deren Antrieb nicht in Form einer Schwingspule lokal konzentriert ist, sondern auf der ganzen Membran verteilt ist (Folien-Magnetostaten) oder selbst die Membran (klassisches Bändchen) darstellt.
Magnetostatischer Lautsprecher finden vor allem im oberen Frequenzbereich als Hochtöner oder teilweise als Mitteltöner Anwendung (z.B. bei einigen Modellen der Firma Elac, es gibt aber auch schrankgroße Vollbereichsmagnetostaten (Lautsprecher(-gehäuse)) bei z.B. Magnepan bzw. Vollbereichsmagnetostaten mit zusätzlichem Subwoofer für die ganz tiefen Frequenzen.
Bändchen (u. a. "Decca"-Bändchen, Apogee)
Als Membranmaterial findet bei Bändchen meistens Aluminium Anwendung. Es hat (abgesehen von einigen Alkali- und Erdalkali-Metallen) die höchste massespezifische elektrische Leitfähigkeit und weist durch die Bildung einer Oxidschicht einen gewissen Eigenschutz vor Umwelteinflüssen auf. Zusätzliche Beschichtungen können trotzdem sinnvoll sein. Entgegen allgemeiner Meinung kommt es bei Bändchen-Magnetostaten zu signifikanten Partialschwingungen, sobald die Wellenlänge des Schalls in Luft kleiner als der halbe Leiterbahnenabstand wird. Für 17 kHz sind daher maximal Abstände von 1 cm zulässig.
Zum Erreichen einer horizontalen Abstrahlung ist das Bändchen vertikal orientiert, dabei ist es zum Erreichen einer breiteren Abstrahlung unter gleichzeitiger Reduzierung von Boden- und Deckenreflexionen deutlich höher als breit (Hochtöner 25 mm x 80 mm, Mitteltöner 60 mm x 200 mm) und häufig leicht konvex gekrümmt. Diese Krümmung sowie eine häufig anzutreffende leichte Strukturierung geben der sehr dünnen (ca. 10 µm, Schokoladenpapier ist dagegen schon Blech) und sehr empfindlichen Membran eine gewisse mechanische Stabilität.
Diese Folie wird vertikal von elektrischem Strom durchflossen und befindet sich in einem starken Magnetfeld (Statorfeld) eines Permanentmagneten, dessen Feldlinien horizontal verlaufen. Die resultierende Lorentzkraft bewegt die Membran vor und zurück und führt zur Schallabstrahlung.
Wie schon an anderer Stelle erläutert ist hier ein Übertrager erforderlich.
Magnetostat (u.a. Piega)
Die Membran ist eine Kunstoffolie, auf der Leiterbahnen aufgebracht sind. Auch hier ist Aluminium üblich. Die Impedanz liegt im normalen Bereich zwischen 4 und 8 Ohm, da mit dieser Technik längere und dünnere Leiterbahnen möglich sind. Es sind deutlich mehr Bauformen als bei Bändchen-Magnetostaten möglich.
Folien sind deutlich robuster als Bändchen, an denen schon die Landung einer Stubenfliege Schäden verursachen kann. Allerdings gibt es häufig Probleme mit der Dauerhaftigkeit der Verbindung der Leiterbahnen mit der Folie.
Air Motion Transformer (u.a. ADAM, ELAC)
Der Air-Motion-Transformer (AMT) ist ein von Dr. Oskar Heil entwickelter Schallwandler. Er besteht aus einer ziehharmonika-ähnlich gefalteten Membran, auf der sich mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen befinden. In einem Dauermagnetfeld schließen bzw. öffnen sich die Membranfalten, wenn ein Wechselstrom die Leiterbahnen durchfließt, dabei wird die Luft aus den Falten herausgedrückt bzw. angesaugt. Air Motion Transformer zeichnen sich, aufgrund der sehr kleinen bewegten Massen, durch exzellentes Impulsverhalten und hohen Wirkungsgrad aus.
Problematisch war bei den ersten, zum Teil noch heute populären AMT-Ausführungen, bei denen im Magnetantrieb Ferritmagnete verwendet wurden, ein meist hohes Gesamtgewicht, da die Magnetfelder im verhältnismäßig großen Luftspalt starke Permanentmagneten erfordern, was aber in neueren Bauformen durch Einsatz hochkoerzitiver Magnete (Neodym) überwunden werden konnte.
Elektrostat (u. a. die "Maggies")
Vom Aufbau her besteht dieser elektrostatische Lautsprecher aus den Gitterelektroden, auch Stratoren genannt, der Membranfolie und dem Rahmen mit den Abstandshaltern. Die Membranfolie hat eine äußerst geringe Masse und und wird mit einer Polarisationsspannung von 1.000 bis 5.000 Volt vorgespannt. Die Vorspannung verhindert, dass die Membranfolie durch den Ruhezustand schwingt, was zu einer Frequenzverfälschung führen würde. Das Audiosignal des Audioverstärkers liegt im Gegentakt (Push-Pull) an den beiden Gitterelektroden. Dadurch wird die Membranfolie gleichzeitig von beiden Elektroden elektrostatisch beeinflusst: die eine drückt, die andere zieht. Die in Schall umgesetzte Membranbewegung wird durch die Gitterelektroden abgestrahlt.
Hier noch ein paar Bildchen, Zeichnungen und Erläuterungen zu den Flächenstrahlern
...und natürlich DAS Bändchen aller Bändchen.
Natürlich habe ich bei den verschiedenen Herstellern weitere Beschreibungen gefunden, diese heben (natürlich) ihre Prinzipien besonders positiv hervor und lassen oftmals kein gutes Haar an den anderen Systemen. Da es mir nur auf eine Prinzipbeschreibung ankam, habe ich diese URL nicht genutzt. Sehr bedauerlich dieser Umgang, da JEDES System Vor- UND Nachteile hat.
Aber auf fast allen Seiten gab es kleinere oder größere Probleme bei den "Namen" der Systeme, das wohl alle vom "Ribbon" ausgehen.
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