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Die
Erfindung betrifft einen aus Folien und mindestens zwei elektrisch
leitenden Schichten mit einer elastischen Zwischenschicht aufgebauten
Lautsprecher, bei dem zwischen den elektrisch leitenden Schichten
eine konstante Hochspannung angelegt ist, welche durch eine Audio-Quelle
zur Schwingung angeregt wird.
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Ähnliche
Lautsprecher mit vielfachem Sandwich-Aufbau sind allgemein bekannt.
Hierbei wird in der Regel zur Erzeugung des ausreichenden Schalldruckes
eine vielfach, meist gewickelte oder gefaltete Sandwichschicht verwendet,
so dass derartige Lautsprecher ihre Flexibilität verlieren
und stark auftragen.
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Beispielhaft
wird auf die Druckschrift
US 3,544,733 verwiesen,
in der ein elektrostatischer Lautsprecher offenbart ist, der aus
leitenden und nichtleitenden Folien aufgebaut ist, wobei die aktive Fläche
des Lautsprechers allerdings aus einer Vielzahl von übereinander
gelagerten Foliensandwiches besteht. Außerdem muss gemäß dieser
Druckschrift die Zwischenlage zwischen den leitenden Schichten gewellt
ausgeführt werden, um einen flächigen Kontakt
der Schichten zu vermeiden. Um derartig gewellte Zwischenschichten
zu erhalten, müssen diese relativ starr sein, wodurch,
insbesondere im Zusammenhang damit, dass die Sandwiches auch noch mehrfach übereinander
gewickelt und/oder gefaltet werden, der Lautsprecher insgesamt starr
und unflexibel wird.
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Weiterhin
ist auch aus der
WO
2005/086528 A1 ein Folienlautsprecher bekannt, der zwischen zwei
Folien eine piezoelektrische Schicht sandwichartig einschließt.
Bei dieser Ausführung führt das piezoelektrische
Material zwischen den leitenden Schichten bei der Anlegung einer
veränderlichen Spannung zu einer Schwingung der Oberfläche.
Der Nachteil eines solchen Lautsprecheraufbaus liegt in der relativ
aufwendigen Herstellung einer solchen piezoelektrischen Schicht
zwischen zwei Folien, wobei auch ein derart aufgebauter Lautsprecher
relativ empfindlich gegen mechanische Beanspruchung ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Folienlautsprecher zu beschreiben,
welcher einerseits möglichst wenig aufträgt, andererseits
auch möglichst einfach mit großen Flächen
hergestellt werden kann. Des Weiteren soll ein solcher Lautsprecher ausreichend
Schalldruck erzeugen können und gute akustische Eigenschaften
aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass es bei großflächig
ausgelegten Lautsprechern nicht unbedingt notwendig ist, hohen Schalldruck
pro cm2 erzeugender Fläche zu erhalten,
sondern dass es lediglich notwendig ist, über die Summe
der gesamten schallerzeugenden Fläche einen insgesamt ausreichenden
Schallpegel zu erzeugen. Dies führt, wenn die schallerzeugende
Fläche relativ zum Abstand der hörenden Person über
eine große Fläche ausgebreitet ist, dazu, dass
der Schalldruck sich nicht mit 6 db bei einer Entfernungsverdopplung
reduziert, sondern dass sogar zunächst mit wachsender Entfernung eine
Zunahme der Lautstärke entsteht, da der Hörer zunächst
für einen größeren Teil des abgestrahlten Schalles
empfänglich wird und später lediglich eine Abnahme
um jeweils 1 db je Entfernungsverdopplung entsteht.
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Entsprechend
dieser Erkenntnis ist es ausreichend, für einen großflächig
dimensionierten Lautsprecher, diesen bei einem Sandwich-Aufbau als
Folienlautsprecher, als Einfach- oder Doppelsandwich, aufzubauen,
wobei zwischen zwei sandwichartig angeordnete leitende Schichten
eine elastische Zwischen schicht zu verlegen ist und die leitenden Schichten
mit einer Folie verbunden sind.
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Entsprechend
diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder einen großflächig
ausgebildeten Lautsprecher mit sandwichartigem Schichtaufbau vor,
bestehend aus mehreren leitenden und nichtleitenden Schichten, die
eine aktive schallabstrahlende Lautsprecherfläche bilden,
mit:
- – einer ersten, mit einer elektrisch
leitenden Schicht beschichteten, Membranfolie,
- – einer zweiten, mit einer elektrisch leitenden Schicht
beschichteten, Membranfolie,
- – einer statischen Hochspannungsversorgung, die zwischen
der ersten elektrisch leitenden Schicht und/oder zweiten elektrisch
leitenden Schicht ein elektrisches Feld erzeugt, und
- – einer Audio-Quelle, die über einen Kondensator das
Hochspannungsfeld zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht
und der zweiten elektrisch leitenden Schicht beeinflusst.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich dieser großflächig ausgebildete Lautsprecher
dadurch aus, dass die erste elektrisch leitend beschichtete Membranfolie über
eine erste elastische und nichtleitende Zwischenschicht mit der
zweiten elektrisch leitend beschichteten Membranfolie ein einziges
Sandwich bilden, welches sich einfach über die aktive Lautsprecherfläche
erstreckt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass als aktive Lautsprecherfläche
die Querschnittsfläche des Lautsprechers senkrecht zur
Hauptschallabstrahlungsrichtung zu verstehen ist, welche durch Bewegung Schall
erzeugt. Weiterhin soll der Begriff der „Audio-Quelle"
für eine beliebige Wechselspannungsquelle stehen, welche
geeignet ist, die zu erzeugenden Audiofrequenzen in Form von variabler
Spannung auf die jeweils angeschlossene elektrische Schicht zu übertragen
und das elektrische Feld zwischen den leitenden Schichten entsprechend
zu modulieren.
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In
einer weitergehenden Ausführung schlagen die Erfinder vor,
dass eine dritte, mit mindestens einer elektrisch leitenden Schicht
beschichtete, Membranfolie und eine zweite elastische und nichtleitende
Zwischenschicht vorgesehen ist, die ein zweites Sandwich bilden,
welches sich ebenfalls einfach über die aktive Lautsprecherfläche
erstreckt, wobei die elektrisch leitende Schicht der dritten Membranfolie
ebenfalls an die Hochspannungsversorgung zur Bildung eines weiteren
elektrischen Feldes angeschlossen ist, wobei auch dieses elektrische Feld
durch die Audio-Quelle beeinflusst wird.
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Entsprechend
dem Grundgedanken der Erfindung schlagen die Erfinder auch einen
großflächig ausgebildeten Lautsprecher mit sandwichartigem Schichtaufbau
vor, bestehend aus mehreren leitenden und nichtleitenden Schichten,
die eine aktive schallabstrahlende Lautsprecherfläche bilden,
wobei
- – mindestens eine nichtleitenden
Schicht aus einer Kunststofffolie gebildet wird,
- – zwischen zwei beabstandeten leitenden Schichten mit
einer nichtleitenden Zwischenschicht ein Hochspannungspotential
(= Bias) anliegt und
- – mindestens eine Schicht an eine variable Spannungsversorgung
anschließbar ist, welche elektrische Audiosignale in Form
von Spannungsänderungen auf diese Schicht überträgt,
- – genau eine oder genau zwei nichtleitende elastische
Zwischenschicht(en) vorgesehen sind, welche durch ihre Elastizität
eine Bewegung der benachbarten Schichten auf mindestens einer Seite der
Zwischenschicht(en) zur Schallerzeugung ermöglichen,
- – sich jede Schicht genau einfach über die
aktive Lautsprecherfläche erstreckt,
- – alle Schichten zumindest partiell auf der aktiven Lautsprecherfläche
mit der jeweils benachbarten Schicht verbunden sind,
- – ein Stabilisierungs- und Trägheitselement
mit der aktiven Lautsprecherfläche verbunden ist, und
- – eine Schutzvorrichtung vorgesehen ist, welche Personen
vor dem Hochspannungspotential in den zwei äußeren
mit Hochspannung beaufschlagten Schichten schützt.
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In
vorteilhafter Weise kann bei den oben beschriebenen Lautsprecherausbildungen
mindestens eine nichtleitende elastische Zwischenschicht aus, bezüglich
der Dimension ihrer Schichtdicke, inhomogen angeordnetem Material
bestehen. Beispielsweise kann diese inhomogene nichtleitende Zwischenschicht
als elastischer Schaum ausgebildet sein. Grundsätzlich
ist hierbei sowohl geschlossenporiger als auch offenporiger Schaum
verwendbar, jedoch offenporiger Schaum bezüglich des zur
Klangverbesserung notwendigen Druckausgleiches günstiger.
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Des
Weiteren kann auch die inhomogene nichtleitende Zwischenschicht
als elastisches textiles Flächengebilde aus einzelnen Fasern
ohne Füllstoff, einem sogenannten Nonwoven Material, ausgebildet sein.
Es wird dabei darauf hingewiesen, dass es sich bei diesem Nonwoven
Material nicht um Papier handelt, da das Papier mit großen
Anteilen von nichtelastischem Füllstoff versehen und damit
nicht geeignet ist.
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Besonders
günstig ist es für eine wirtschaftliche Herstellung
des erfindungsgemäßen Lautsprechers, wenn mindestens
eine leitende Schicht unmittelbar auf der Oberfläche einer
Folie aufgetragen ist. Damit ist es möglich, beispielsweise
bekannte handelsübliche beschichtete Folien, vorzugsweise
Aluminium beschichtete Folien, einzusetzen.
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Es
besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass mindestens
eine leitende Schicht unmittelbar auf der Oberfläche der
elastischen Zwischenschicht aufgetragen ist. Das heißt,
es kann beispielsweise ein Schaum oder ähnliches als Zwischenschicht
verwendet werden, auf denen auf der Oberfläche die notwendige
leitende Schicht aufgetragen ist. Das Auftragen dieser Schichten
kann sowohl bei den Folien als auch bei der elastischen Zwischenschicht durch
an sich bekannte Vakuumdampfverfahren oder durch sogenannte Sputter-Verfahren
oder Siebdruckverfahren oder auch Tiefdruckverfahren erfolgen.
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In
einer weiteren konkreten Ausführung des erfindungsgemäßen
Lautsprechers schlagen die Erfinder vor, dass das Stabilisierungs-
und Trägheitselement ein Rahmen ist, zwischen dem die akustisch aktive
Lautsprecherfläche eingespannt ist. Diese Variante ist
besonders günstig, wenn der Lautsprecher als Doppelsandwich
ausgeführt wird. Damit besteht die Möglichkeit,
eine an sich sehr elastische und biegsame Folie in einen starren
Rahmen einzuspannen und beispielsweise in einer großen
Halle aufzuhängen, so dass die Abstrahlrichtung des Lautsprechers
beidseitig erfolgt und damit sehr große Bereiche beschallt
werden können.
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Eine
andere Variante des erfindungsgemäßen Lautsprechers
sieht vor, dass als Stabilisierungs- und Trägheitselement
eine relativ zu den sonstigen Schichten massive und träge
Wand vorgesehen ist, die sich zumindest über die gesamte
aktive Lautsprecherfläche erstreckt. Mit dieser Ausführungsvariante
wird also die aktive Lautsprecherfläche einseitig mit einer
massiven und trägen Masse hinterlegt, so dass die erzeugten
Impulse im Lautsprechersandwich zwischen den leitenden Schichten
eindeutig zu der Vorderseite des Lautsprechers ausgerichtet sind.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn diese träge
Wand vollflächig über zumindest die aktive Lautsprecherfläche
mit den restlichen Schichten des Lautsprechers verbunden ist, vorzugsweise
verklebt ist, so dass ein Ablösen der aktiven Lautsprecherfläche
von der trägen Wand vermieden wird und keine, die Qualität
des Lautsprechers möglicherweise beeinflussenden Ablöseerscheinungen
auftreten.
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Es
wird weiterhin vorgeschlagen, dass ein flächig über
die aktive Lautsprecherfläche sich erstreckendes Stabilisierungs-
und Trägheitselement ein Flächengewicht besitzen
sollte, welches mindestens dem 10-fachen, vorzugsweise mindestens
dem 100-fachen, vorzugsweise mindestens dem 1000-fachen, des Flächengewichtes
aller restlichen Schichten des Lautsprechers entspricht.
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Da
zwischen den leitenden Schichten des erfindungsgemäßen
Lautsprechers hohe Spannungen angelegt werden, die zwar lediglich
ein statisches Feld erzeugen und damit keine hohen Ströme
zulassen, kann es jedoch vorteilhaft sein, eine zusätzliche Schutzvorrichtung
vor eventuellen Spannungsüberschlägen bei einer
mechanischen Beschädigung der Lautsprecherfolien vorzusehen,
wobei eine solche Schutzvorrichtung aus mindestens einer zusätzlichen
leitenden Schicht als Schutzelektrode ausgeführt sein kann,
welche die äußerste leitende Schicht bildet und
einen Massebezug aufweist.
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Bei
einer solchen Maßnahme führt ein Durchstechen
des Folienlautsprechers zu einem direkten Schluss zwischen der Hochspannung
und dem Massebezug, so dass vorhandene Ladung sofort abgeleitet
wird.
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Alternativ
oder zusätzlich zu einer solchen Schutzelektrode besteht
auch die Möglichkeit, eine elektronische Schaltung vorzusehen,
welche im Gefahrenfalle die Hochspannungsversorgung kurzschließt
beziehungsweise abschaltet. Als Gefahrenfall kann beispielsweise
ein abnormer Stromfluss an der Hochspannungsversorgung oder ein
plötzlicher Spannungsabfall, der auf einen Kurzschluss
zwischen Audio-Potential und Bias-Potential schließen lässt,
detektiert werden.
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Ergänzend
ist es möglich, eine weitere äußere nichtleitende
Isolationsschicht aufzubringen, die zusätzlich eine Schutzwirkung
gegen das im Folienlautsprecher herrschende Hochspannungspotential bewirkt.
Eine solche Isolationsschicht kann beispielsweise in Form eines
Isolationslackes aufgetragen werden, oder es kann als zusätzliche
Isolationsschicht eine nichtleitende Kunststofffolie verwendet werden,
die als äußerste Schicht des Folienlautsprechers
aufgetragen wird.
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Bezüglich
des Aufbaus des erfindungsgemäßen Folienlautsprechers
schlagen die Erfinder auch vor, dass zumindest eine unmittelbar
zur elastischen Zwischenschicht benachbarte Schicht mit der elastischen
Zwischenschicht über die gesamte aktive Lautsprecherfläche
verklebt wird. Außerdem kann es zur Verbesserung der akustischen
Qualität günstig sein, wenn zumindestens eine
unmittelbar zur elastischen Zwischenschicht benachbarte Schicht
und alle in Richtung Oberfläche darüber angeordnete
Schichten über eine Vielzahl von Durchbrüchen
verfügen.
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Derartige
Durchbrüche bewirken einen problemlosen Druckaustausch
zwischen außen und der elastischen Schicht, so dass neben
der notwendigen Kompression der elastischen Schicht keine zusätzliche
Kompressionsarbeit zur Komprimierung eingeschlossener Luft notwendig
wird, beziehungsweise diese weitestgehend vermindert wird. Solche
Durchbrüche können zumindestens in einer Richtung
entlang der Lautsprecherfläche äquidistant angeordnet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die angeordneten Durchbrüche möglichst
gleichmäßig verteilt sind, also insgesamt äquidistant
und möglichst deckungsgleich verteilt sind.
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Bezüglich
der konkreten Dimensionen des erfindungsgemäßen
Lautsprechers schlagen die Erfinder weiterhin vor, dass eine äußere
Isolationsschicht vorgesehen ist, die aus einer Kunststofffolie gebildet
wird, wobei diese Kunststofffolie vorzugsweise eine Dicke von 5
bis 100 μm aufweisen sollte. In diesem Bereich erweisen
sich Dicken zwischen 10 und 70 μm, beziehungsweise weiter
eingegrenzt zwischen 25 und 60 μm, als besonders günstig.
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Bezüglich
des verwendeten Folienmaterials wird in erster Linie die Verwendung
einer Polycarbonat-Folie vorgeschlagen, jedoch besteht grundsätzlich
auch die Möglichkeit, die nichtleitenden Schichten aus
ABS (Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymere) oder PVF (Polyvinylfluorid)
oder PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PET (Polyethylenterephthalat) oder
PP (Polypropylen) oder BOPP (Biaxial orientiertes Polypropylen)
oder PE (Polyethylen) oder PI (Polyimid) herzustellen.
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Es
wird weiterhin vorgeschlagen, die Zwischenschichten, also die eine
oder beide erfindungsgemäß vorhandenen elastischen
Zwischenschichten mit einer Dicke von 0,1 mm bis 5,0 mm auszuführen, wobei
dieser Bereich vorzugsweise auf 0,2 bis 3,0 mm eingegrenzt wird.
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Hierbei
kann eine Biasgleichspannung von > 500
V, vorzugsweise > 1000
V, zwischen den leitenden Schichten angelegt werden, wobei eine
Audiospannung mit einer maximalen Spannungsamplitude von > 200 Volt angelegt
werden kann. Selbstverständlich ist dabei zu beachten,
dass die maximale Spannungsamplitude der Audiospannung immer geringer
bleibt als die angelegte konstante Hochspannung.
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Beispielsweise
kann gemäß einer einfachen konkreten Ausführung
ein solcher elektrostatischer Folienlautsprecher an einem Wandelement
befestigt werden, z. B. „auftapeziert" werden. Dabei wird
in dieser Basisausführung bereits mit einem extrem dünnen
Schichtaufbau von ca. 1 bis 5 mm, insbesondere weniger als 4 mm
und einer Abmessung im Bereich 0,5 × 0,5 m, eine gerichtete
Beschallung über mehrere Meter bis zu 100 m und darüber
erreicht.
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Es
kann ein Schaum mit einer Dicke ab 0,1 mm verwendet werden. Erstaunlicherweise
kann dabei ein offenporiger oder geschlossenporiger Dünnschaum
auf Basis der oben genannten po lymeren Materialien verwendet werden,
wobei sich hervorragende Schallabgabequalitäten ergeben.
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In
einer solchen Basisausführung kann eine etwa 15 bis 100 μm
dicke Polycarbonat-Dünnfolie mit einer elektrisch leitenden
Rückseitenbeschichtung verwendet werden. Die elektrisch
leitende Rückseitenbeschichtung kann mittels handelsüblicher
Klebersysteme mit der Vorderseite des Schaums flächig verklebt
werden. Weiterhin kann eine rückseitige Folie mit einer
rückseitigen elektrisch leitenden Beschichtung mit der
Rückseite des Schaums flächig verklebt und gleichzeitig
die Rückseite der Elektrode mit einem Trägerelement
verklebt werden.
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Die
Anforderungen an die verwendeten Kleber bestehen in der guten und
langlebigen Verbindung der Klebepartner bei möglichst dünnem
Materialauftrag. Grundsätzlich können dabei lösemittelhaltige
Klebesysteme, 2-komponentige Klebesysteme als auch reaktive oder
teilreaktive Klebesysteme oder Heißschmelzklebesysteme
verwendet werden.
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Die
leitenden Schichten, die flächige Elektroden darstellen,
können mittels Vakuumauftragsverfahren im Sinne von Sputtern
oder Aufdampfen als auch beschichtungstechnisch in Form eines Siebdruckes
oder eines Offsetdruckes oder eines Flexodruckes oder eines Rastertiefdruckes
oder einer Rollenbeschichtung oder eines Rakelns oder eines Vorhanggießverfahrens
oder einer Sprühbeschichtung oder eines Transfervorganges
hergestellt werden. Auf diese Weise kann auch ein geschlossenporiger Schaum
mit einer leitenden Schicht beschichtet werden.
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Die
Durchschlagsfestigkeit von Luft liegt bei 3 KV/mm und jene von Polycarbonat
bei 25 bis 35 KV/mm, PVF (Tedlar®)
bei 25 KV/mm, PTFE bei 40 bis 80 KV/mm, PVC bei 50 KV/mm, Polyethylenterephthalat
kristallin (PET) bei 60 KV/mm, Polypropylen bei 100 KV/mm, ABS bei
120 KV/mm, PEEK bei 190 KV/mm, PI (Polyimid, z. B. Kapton®) bei 240 KV/mm. Die Durchschlagsfestigkeit
von einem wenige mm-dicken Schaum wird somit je nach verwendetem
Polymer zwischen Luft und der Durchschlagsfestigkeit des Polymers
liegen, wobei die Stärke der Kompression des Schaumes eine
wesentliche Rolle spielt. Bei Verwendung einer 20 μm dicken
Polycarbonat-Folie wird eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 500
bis 700 Volt erreicht. Selbstverständlich müssen
die Dicken der leitenden und nichtleitenden Schichten so gewählt
werden, dass bei den jeweils verwendeten elektrischen Spannungen
ein Überschlag sicher vermieden wird. Hier spielt auch
die Wasserdampf-Permeabilität beziehungsweise das Vorhandensein
einer relativen Luftfeuchtigkeit im Schaum eine wesentliche Rolle,
wobei auch die Kompression des Schaumelementes beachtet werden sollte.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform kann bei einer Audiospannung
beziehungsweise Biasspannung von 1.800 Volt zwischen einer 20 μm
dicken Polycarbonatfolie und einem 0,3 bis 4,0 mm dicken Schaum
eine gute Schallqualität erreicht werden und es treten
auch bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit keine Spannungsüberschläge
auf und es treten auch im Dauerlastbetrieb keine Degradationseffekte
auf.
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Bei
der elektrischen Kontaktierung der Elektroden sollte darauf geachtet
werden, dass relativ hohe Spannungen mit sehr geringen Strömen
verwendet werden. Allerdings sollte die Kontaktstellen gut isolierend
abgeschlossen beziehungsweise bedeckt werden, damit keine Oberflächenkriechströme aufgrund
von Luftfeuchtigkeit und Staub entstehen können.
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Wie
bereits erwähnt, kann der Folienlautsprecher ergänzend
mit einer Schutzfolie an der Außenfläche ausgestattet
werden. Diese kann transparent und leicht reinigbar und mit einer
hohen Abriebfestigkeit ausgeführt werden und sie kann auch
rückseitig grafisch gestaltet werden. Die grafische Gestaltung
kann dabei mittels Siebdruck, Transferdruck, InkJet-Druck und dergleichen
Druckverfahren bis zum Offsetdruck, Flexodruck und Rastertiefdruck
erfolgen. Anschließend an die grafische Gestaltung kann nunmehr
die bereits erwähnte zusätzliche vordere Schutzelektrode
drucktechnisch, bevorzugt mittels Siebdruck, hergestellt werden.
Dabei kann beispielsweise eine handelsübliche Carbon-Siebdruckpaste mit
einem Flächenwiderstand kleiner 1 kOhm/Quadrat verwendet
werden. Um die Spannungsrissempfindlichkeit dieser Schutzelektrode
zu reduzieren können wenige Gewichts-Prozente an MWCNTs (Multi-walled-Carbon-Nano-Tubes)
beigemengt werden. Grundsätzlich kann auch statt oder zusätzlich zur
Carbon-basierenden Druckfarbe ein intrinsisch leitfähiges
Polymer, wie beispielsweise Baytron P®, beigemengt
werden, wodurch eine bessere Verformbarkeit beziehungsweise Dehnbarkeit
erreicht wird.
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Zusätzlich
zur grafischen Gestaltung kann diese Schutzfolie oder der gesamte
Folienaufbau oder ein Teil davon mit einer taktil gestalten Oberfläche
ausgebildet werden, z. B. kann eine kleine Oberflächenprägung
ausgebildet werden. Bei dieser Ausführung sollte berücksichtigt
werden, dass der Schichtverbund so dünn und flexibel ausgeführt
wird, dass dieser Schichtverbund als schallgebende Membran funktioniert
und eine gute Wiedergabequalität bietet. Eine bevorzugte
Oberfläche wird dabei mit einer sehr dünnen Polycarbonatfolie
im Bereich von 20 μm erreicht oder aber durch Verwendung
einer PVF-Folie in etwa demselben Dickenbereich oder bei kostengünstigeren
Ausführungen kann eine dünne oPP-Folien im Bereich
von 9 μm bis 33 μm Dicke verwendet werden.
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Für
den konkreten Aufbau eines erfindungsgemäßen Folienlautsprechers
mit einer einzigen elastischen Zwischenschicht wird der folgende Schichtaufbau
vorgeschlagen:
- a eine erste nichtleitende Schicht
als Stabilisierungs- und Trägheitselement mit einem Flächengewicht
von mindestens dem 10-fachen der restlichen Schichten,
- b eine leitende Schicht,
- c die einzige elastische nichtleitende Schicht,
- d eine leitende Schicht,
- e eine nichtleitende Isolationsschicht aus Kunststofffolie.
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Bei
dieser konkreten Ausführung kann beispielsweise die leitende
Schicht gemäß dem oben genannten Merkmal b auf
einer zusätzlichen Kunststofffolie aufgebracht sein, so
dass beidseits der elastischen Zwischenschicht zwei einseitig beschichtete
Kunststofffolien aufgeklebt werden können und dieses gesamte
Sandwich auf einer massiven Unterlage, also einem Stabilisierungs-
und Trägheitselement, aufgeklebt wird.
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Zusätzlich
kann eine weitere äußere Schutzschicht, in Form
einer Kunststofffolie, auf dem Sandwich des Folienlautsprechers
aufgebracht werden. Als Schutzvorrichtung kann zwischen der nichtleitenden
Schicht gemäß dem Merkmal e und der zuletzt genannten
nichtleitenden äußeren Schicht eine geerdete leitende
Schicht als Schutzelektrode verwendet werden.
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Betrachtet
man den Aufbau des erfindungsgemäßen Folienlautsprechers
mit zwei elastischen Zwischenschichten, so sind zwei grundsätzliche
Varianten zu unterscheiden, nämlich eine Variante, in der der
Folienlautsprecher ausschließlich eine einzige bevorzugte
Schallabstrahlungsrichtung aufweist und andererseits ein Aufbau,
in dem die bevorzugte Schallabstrahlrichtung senkrecht zur Lautsprecherfläche
in beide Richtungen, also nach vorne und hinten, vorliegt. Im ersten
Fall einer einseitigen Abstrahlungsrichtung muss auf der gegenüberliegenden
Seite ein Trägheitselement angebracht werden, welches dafür
sorgt, dass die Bewegung der Lautsprecheroberfläche lediglich
auf einer Seite stattfindet, während ohne ein solches flächiges
Trägheitselement eine Bewegung der Folienlautsprecheroberseite
auf beiden Seiten vorliegt.
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Entsprechend
wird ein Folienlautsprecher zur einseitigen Abstrahlung mit zwei
elastischen Zwischenschichten vorgeschlagen, welcher den folgenden
Schichtaufbau aufweist:
- a eine erste nichtleitende
Schicht als Stabilisierungs- und Trägheitselement,
- b eine leitende Schicht,
- c die erste elastische nichtleitende Schicht,
- d eine leitende Schicht,
- e die zweite elastische nichtleitende Schicht,
- f eine leitende Schicht,
- g eine nichtleitende Isolationsschicht aus Kunststofffolie.
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Die
leitenden Schichten können jeweils auf einer Kunststofffolie
aufgebracht sein und es besteht die Möglichkeit, eine zusätzliche äußere
nichtleitende Schicht aus einer Kunststofffolie als äußere Schutzschicht
anzuordnen. Weiterhin kann zwischen den beiden äußeren
nichtleitenden Schichten eine zusätzliche leitende Schicht
als Schutzelektrode vorgesehen sein, die einen Massebezug aufweist.
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Grundsätzlich
können die beiden elastischen Schichten gleich dick ausgebildet
werden, so dass grundsätzlich die beiden Sandwiches ähnliche
Eigenschaften aufweisen. Es kann jedoch auch besonders vorteilhaft
sein, die beiden elastischen Schichten mit unterschiedlicher Dicke
auszugestalten, so dass die dünnere Schicht bevorzugt für
die Erzeugung hoher Frequenzen und die dickere Schicht für die
Erzeugung niedrigerer Frequenzen mit größerem Hub
verwendet werden kann.
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Bezüglich
des konkreten Aufbaus des erfindungsgemäßen Folienlautsprechers
mit zwei elastischen Schichten und beidseitiger Abstrahlung wird vorgeschlagen,
dass bei diesem Lautsprecher genau zwei voneinander getrennte elastische
Schichten eine leitende Schicht oder mindestens eine einseitig leitend
beschichtete Kunststofffolie einschließen, wobei als Stabilisierungs-
und Trägheitselement ein Rahmen die Schichten des Lautsprechers
randseitig umfasst und zu beiden Seiten der elastischen Schichten
eine leitende Schicht, die von mindestens einer nichtleitenden Isolationsschicht
bedeckt ist, auf weist. Hierbei kann die äußere
leitende Schicht auf einer zusätzlichen Kunststofffolie
aufgebracht sein und es ist zusätzlich möglich,
beidseits eine nichtleitende Schicht auf einer Kunststofffolie als äußere
Schutzschicht anzuordnen. Des Weiteren kann unter der äußeren
Schutzschicht eine geerdete leitende Schicht als Schutzelektrode
vorgesehen werden, so dass diese als zusätzliche Schutzvorrichtung wirkt.
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Ergänzend
wird noch ein weiterer besonders günstiger erfindungsgemäßer
Schichtaufbau des Lautsprecher vorgeschlagen, der vor allem den
Vorteil aufweist, besonders gut auch für die Erzeugung tieferer
Frequenzen geeignet zu sein. Der Schichtaufbau stellt sich dabei
wir folgt dar:
- 1. Forderseite aus Polycarbonatfolie,
vorzugsweise luftdicht ausgebildet,
- 2. eine elektrisch leitende Schicht auf der Folie gemäß 1.,
- 3. eine elastische und luftdurchlässige Zwischenschicht,
z. B. ein weiches Textilgewebe,
- 4. eine elektrisch leitende Schicht, luftdurchlässig ausgebildet,
z. B ein feines Metallgewebe,
- 5. eine steife aber luftdurchlässige Schicht mit einer
vielfachen Schichtdicke in Vergleich zu der ersten elastischen Zwischenschicht,
z. B ein Wabenmuster in der Dicke ca. 10 mm,
- 6. als Rückseite eine steife Platte auf der die Schicht
gemäß
- 5. fixiert ist.
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Dieser
Aufbau ist aufgrund der Luftdurchlässigkeit eines Großteils
der Schichten besonders günstig bezüglich der
erzeugbaren Lautstärke bei tieferen Frequenzen, da die
elastische Zwischenschicht nicht durch das Luftpolster gedämpft
wird und auch nicht durch die eingeschlossene Luft versteift wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele
mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die
zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind
und folgende Bezugszeichenverwendet werden: 1: erste nichtleitende
Folie; 2: zweite nichtleitende Folie; 3: erste
elektrisch leitende Schicht; 4: zweite elektrisch leitende
Schicht; 5: erste Zwischenschicht; 6: zweite Zwischenschicht; 7:
Trägerfolie; 8: dritte elektrisch leitende Schicht; 9:
Hochspannungsversorgung; 10: Audio-Quelle; 11:
träge Wand/träges Flächenelement; 12:
leitende Schutzelektrode; 13: Schutzschalter/Fehlerstromschalter; 14: äußere Lackschutzschicht; 15:
Kondensator; 16: Rahmen als Trägheitselement; 17: äußere
isolierende Schutzfolie; 18: Schutzfolie zwischen flächigem
Trägheitselement und erster leitender Schicht; 19:
Löcher/Durchbrüche; 20: Hauptschallabstrahlrichtung; 21:
Schutzerdung/Massebezug.
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Es
zeigen im Einzelnen:
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1:
Basisausführung eines Einsandwich-Folienlautsprechers mit
zweiseitiger Schallabstrahlrichtung;
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2:
Basisausführung eines Einsandwich-Folienlautsprechers mit
einseitiger Schallabstrahlrichtung;
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3:
Einsandwich-Folienlautsprecher mit einseitiger Schallabstrahlrichtung
und Schutzelektrode;
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4:
Einsandwich-Folienlautsprecher mit einseitiger Schallabstrahlrichtung,
Schutzelektrode, äußerer Schutzschicht und Fehlerstromschutzschalter;
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5:
Einsandwich-Folienlautsprecher mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung
und äußeren Schutzschichten;
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6:
Einsandwich-Folienlautsprecher mit einseitiger Schallabstrahlrichtung,
innerer Schutzfolie und äußerer Schutzschicht;
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7:
Basisausführung eines Einsandwich-Folienlautsprechers mit
zweiseitiger Schallabstrahlrichtung und Rahmen als Trägheitselement;
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8:
Basisausführung eines Doppelsandwich-Folienlautsprechers
mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung mit asymmetrischem Aufbau;
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9:
Basisausführung eines Doppelsandwich-Folienlautsprechers
mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung mit symmetrischem Aufbau
ohne Schutzelektrode und ohne Schutzschicht;
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10:
Doppelsandwich-Folienlautsprechers mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung
mit symmetrischem Aufbau mit Schutzelektrode und Schutzschicht;
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11:
Doppelsandwich-Folienlautsprechers mit einseitiger Schallabstrahlrichtung
mit äußerer Schutzfolie, und äußerer
Schutzschicht;
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12:
Ausführung eines Einsandwich-Folienlautsprechers mit einseitiger
Schallabstrahlrichtung, besonders günstig für
tiefere Frequenzen.
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In
der 1 ist eine sehr einfache Grundvariante des erfindungsgemäßen
Folienlautsprechers dargestellt. Dieser besteht aus zwei Folien 1 und 2, die
jeweils auf der zur Innenseite des Lautsprechers gewandten Seite
mit einer metallischen Schicht 3 beziehungsweise 4 beschichtet
sind und einen elastischen Schaum 5 einschließen.
Die elektrisch leitenden Schichten 3 und 4 sind
an einer Hochspannungsversorgung 9 angeschlossen, die im
Betrieb ein statisches elektrisches Feld zwischen den Schichten 3 und 4 erzeugt
und aufgrund der Anziehungskräfte des elektrischen Feldes
die metallischen Schichten 3 und 4 und die damit
verbundenen Folienschichten 1 und 2 gegen den
elastischen Widerstand des Schaumes 5 anziehen.
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Das
von der Hochspannungsversorgung 9 erzeugte Spannungspotential
wird getrennt durch einen Kondensator 15 mit Hilfe einer
Audio-Quelle 10 mit einer Tonfrequenz überlagert,
so dass entsprechend den sich ändernden Spannungen beziehungsweise
Gegenspannungen unterschiedliche Auslenkungen der Folien 1 und 2,
die mit den elektrisch leitenden Schichten 3 und 4 fest
verbunden sind, ergeben. Diese Auslenkungen der äußeren
Lautsprecherschicht erzeugen Druckschwankungen in der umgehenden
Luft, die bei entsprechenden Frequenzen als Töne für
das menschliche Ohr wahrnehmbar werden.
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Bei
der in den Figuren nur schematisch dargestellten Audio-Quelle handelt
es sich in den meisten Fällen um die Kombination eines
Audio-Übertragers mit einem vorgeschalteten Audio-Verstärker.
Allerdings liegt es auch im Rahmen der Erfindung, einen entsprechend
ausgestatteten, direkt angeschlossenen Verstärker ohne
zwischengeschalteten Audio-Übertrager zu verwenden.
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In
der dargestellten Ausführung der 1 erzeugt
eine Spannungsänderung zwischen den leitenden Schichten 3 und 4 eine
Auslenkung der beiden außenseitigen Oberflächen
des Lautsprechers, um eine zentral gelegene Schwerpunktlinie, so
dass eine Schallabstrahlung in beide Richtungen links und rechts
des Lautsprechers bewirkt wird. Die hieraus entstehende Schallausbreitungsrichtung
ist in dieser Figur und auch in den weiteren 2 bis 12 durch
die Pfeile 20 angedeutet.
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Entsprechend
der zuvor geschilderten Aufgabe der Erfindung ist eine Herstellung
eines solchen Folienlautsprechers – wie er beispielsweise
in seiner Grundform in der 1 gezeigt
ist – sehr einfach durchführbar, da lediglich
zwei zum Beispiel mit Aluminium beschichtete Folien, vorzugsweise
Polycarbonat-Folien, auf einen dünnen Schaum aufgetragen und
mit diesem verklebt werden müssen. Derartige Sandwichgebilde
lassen sich problemlos in beliebiger Größe herstellen
und zum Beispiel als Rollenware konfektionieren. Diese hier gezeigten
Folienlautsprecher lassen sich ohne Schwierigkeiten auf großen
Flächen, beispielsweise auf den Wänden größerer
Hallen, ähnlich einer Tapete, verkleben und erzeugen aufgrund
ihrer großen Fläche von mehreren qm und der dabei
erzeugten großen Verteilung des Schallerzeugers ein völlig
neues Klanggefühl, welches über einen großen
Bereich hin nahezu unabhängig vom Standort des Hörers
ist.
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Die 2 zeigt
eine ähnliche Ausführung des Folienlautsprechers
gemäß der 1. Allerdings ist
hier auf der linken Seite des Folienlautsprechers anstelle der Folie 1 eine relativ
zum Rest des Folienlautsprechers massive Wand 11 angebracht,
die aufgrund ihrer Trägheit dafür sorgt, dass
bei feldänderungsbedingten Bewegungen der Sandwichoberfläche
des erfindungsgemäßen Lautsprechers nahezu ausschließlich
die rechte Seite, also die Oberfläche der Folie 2,
relativ zur Umgebung bewegt wird, so dass eine Abstrahlung des Schalls
nahezu ausschließlich nach rechts, also entgegengesetzt
zur Wand 11, erfolgt.
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Grundsätzlich
könnte dieser Effekt auch dadurch erreicht werden, dass
der Aufbau – wie er in der 2 gezeigt
ist – auf der linken Seite an einer Wand 11 angebracht
oder mit dieser verklebt wird, so dass zusätzlich eine
Isolationsschicht zwischen der leitenden Schicht 3 und
der trägen Wand 11 entsteht. Hierdurch wäre
insbesondere das Aufbringen von Klebemitteln zwischen der Wand 11 und
dem eigentlichen Lautsprechersandwich unproblematisch und es würde
bei der Verklebung eine mögliche Beschädigung
der leitenden Schicht 3 vermieden werden. Da die leitende
Schicht 3 jedoch nicht durch die Wechselspannungsänderung
der Audio-Quelle mechanisch in Schwingung versetzt werden muss,
kann anstelle einer dünnen Beschichtung hier auch eine etwas
massive und dickere Schicht, beispielsweise eine Aluminiumfolie,
beispielsweise mit 100 oder 200 μm Dicke, verwendet werden,
die für sich alleine schon einen gewissen Schutz gegen
mechanische Zerstörung aufweist.
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Die 3 zeigt
eine Verbesserung der Ausführung der 2.
Die Verbesserung dieser Ausführung liegt darin, dass auf
der Vorderseite des Lautsprechersandwiches, also in Schallausstrahlungsrichtung 20 gesehen,
eine zusätzliche Schutzelektrode 12 aufgebracht
ist, die mit einer Erdung 21 versehen ist. Wird eine derartige
Schutzelektrode auf der Frontseite des Lautsprechersandwiches angebracht, so
verhindert dies, dass bei einer eventuellen Beschädigung
der Oberfläche Ströme mit hohem Potential aus
der Hochspannungsversorgung 9 heraus abschließen
können, wodurch das Gefährdungs potential bei im
direkten Publikumsbereich angebrachten Folienlautsprechern stark
vermindert wird.
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Eine
weitere Verbesserung dieser Ausführung gemäß 3 ist
in der 4 dargestellt. Hier ist zusätzlich zu
der im vorderen Bereich angebrachten Schutzelektrode 12 eine
zusätzliche nichtleitende Schicht 14 in Form eines
nichtleitenden Lackes 14 aufgebracht, der zusätzlich
die dahinterliegenden Schichten gegen mechanische Beanspruchung schützt.
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Erfindungsgemäß kann
eine solche Lackschicht einerseits farblos ausgeführt werden,
oder einfarbig oder es besteht auch die Möglichkeit, diese Lackschicht
in Form einer Bebilderung aufzubringen, so dass beispielsweise Poster
oder Plakate oder sonstige Hinweisschilder oder ähnliches
hiermit entstehen können.
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Ergänzend
ist bei dieser Ausführung zwischen der trägen
Wand 11 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht 3 eine
nichtleitende Folie 1 vorgesehen, die wie bereits oben
erwähnt das Anbringen eines solchen erfindungsgemäßen
Folienlautsprechers an der trägen Wand 11 wesentlich
erleichtert.
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Außerdem
ist in dem gezeigten Beispiel der 4 eine zusätzlich
verbesserte Schutzvorrichtung dargestellt, welche einen Fehlerstromschalter 13 aufweist,
der im Falle einer Detektion eines plötzlichen Spannungsabfalls
zwischen den beiden leitenden Schichten 3 und 4 oder
eines Kurzschlusses zwischen den leitenden Schichten 12 und 4 die
Hochspannung sofort erdet, so dass keine Gefährdung für eventuell
vorhandenes Publikum möglich ist. Außerdem kann
durch diesen Schalter die Hochspannungsversorgung auch unmittelbar
abgeschaltet werden.
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Die 5 zeigt
schließlich eine erfindungsgemäße Ausführung
eines Folienlautsprechers gemäß der 1,
allerdings ist hier als Schutzvorrichtung auf den äußeren
Seiten des Lautsprechersandwiches zusätzlich jeweils eine
nichtleitende Schutzfolie 17 angeordnet. Außerdem
ist die Orientierung der beschichteten Folie 1 beziehungsweise 2 gegenüber der 1 umgekehrt,
so dass nun die elektrisch leitenden Schichten 3 und 4 nicht
mehr direkt auf der elastischen Zwischenschicht zu liegen kommen,
sondern die Folien 1 und 2 direkt dort aufliegen
und somit auch problemlos mit dieser elastischen Zwischenschicht 5 verklebt
werden können.
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Die 6 zeigt
eine ähnliche Situation wie in der 5, allerdings
ist hier zusätzlich auf der linken Seite eine träge
und massereiche Wand 11 angeordnet. Dieser trägen
Wand 11 folgt eine Schutzschicht in Form einer Schutzfolie 17,
anschließend eine leitende Schicht 3 auf der ersten
nichtleitenden Folie 1. Danach kommt die elastische Schicht
in Form eines dünnen Schaumes 5, gefolgt von der
zweiten Folie 2 mit der darauf aufgedampften elektrisch
leitenden Schicht 4, die von einem Schutzlack 14 und/oder
einem luftdurchlässigen leichtgewichtigen Gewebe oder einem
Wirrlagen-Vliesstoff beziehungsweise allgemein einem Vlies (Nonwoven) überzogen
wird.
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Zusätzlich
ist in der zur Schallausbreitungsrichtung 20 gewandten
Seite eine Vielzahl von Durchbrüchen 19 angebracht,
die für einen Luftaustausch zwischen der elastischen Schicht 5 und
der Außenwelt sorgt, so dass es in der elastischen Schicht
nicht zu einer Kompression der Luft kommen muss, wenn die elastische
Schicht sich aufgrund der Wechselaudiospannung zusammenzieht beziehungsweise
dehnt. Diese Maßnahme kann zu einer wesentlichen Verbesserung
der Audioqualität des vorgestellten Lautsprechers führen.
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Eine
weitere Variante der erfindungsgemäßen Ausführung
eines Folienlautsprechers ist in der 7 dargestellt.
Hier ist der Grundaufbau des Foliensandwiches ähnlich der 1 ausgeführt,
allerdings ist angedeutet, dass anstelle eines Schaums für
die Zwischenschicht 5 ein sogenanntes Nonwoven Material
verwendet wird, welches aus einer Vielzahl von einzelnen Fasern
besteht, die in ihrer Orientierung zufällig angeordnet
sind. Ein solches Nonwoven Material hat gegenüber einem
Schaum den Vorteil, dass ein relativ leichter Luftaustausch innerhalb des
Materials stattfindet, so dass eine einfachere Belüftung
dieser flexiblen Zwischenschicht 5 möglich ist.
Beispielsweise können Durchbrüche 19 – wie
sie in der 6 gezeigt sind – auch
hier zumindest auf einer Seite angebracht werden, so dass auch mit
geringeren Audiospannungen gute Schalldruckleistungen zu erreichen
sind.
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Zusätzlich
zeigt die 7 einen Rahmen 16, in
dem das eigentliche Foliensandwich des Lautsprechers eingespannt
ist, wobei der Rahmen 16 als Trägheitselement
dient. Mit einem solchen Rahmen ist es beispielsweise möglich,
derartige Folien im freien Raum, ähnlich einem gerahmten
Poster, aufzuhängen, wobei beide Seiten des Folienlautsprechers als
Abstrahlfläche dienen.
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Während
die 1 bis 7 Folienlautsprecherausführungen
zeigen, die eine einzige elastische Zwischenschicht 5 aufweisen,
wird nun in den folgenden 8 bis 11 eine
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Folienlautsprechers mit zwei elastischen Zwischenschichten 5 und 6 gezeigt.
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Grundsätzlich
entspricht der Aufbau des Folienlautsprechers der 8,
dem Aufbau der 1, allerdings ist zwischen den äußeren
Schichten nicht eine einzige elastische Zwischenschicht 5 eingefügt, sondern
zwei elastische Schichten 5 und 6, die durch eine
Folie 7 mit einer einseitigen elektrisch leitenden Beschichtung 8 angeordnet
werden. Auf diese Weise kann ein elektrisches Feld zwischen den
Schichten 3 und 8 beziehungsweise den Schichten 8 und 4 erzeugt
werden. Hierzu wird eine Hochspannungsversorgung 9 angeschlossen,
welche auf den beiden äußeren Schichten 3 und 4 das
Massepotential belegt und die mittlere Schicht 8 mit Hochspannung
versorgt. Zusätzlich ist entsprechend den zuvor gezeigten
Ausführungen 1 bis 7 eine Audiospannung
mit Hilfe einer Audio-Quelle 10 über einen Kondensator 15 angelegt,
bei dessen Betrieb entsprechend der Audiospannung die Oberfläche
des Folienlautsprechers bewegt und dabei hörbarer Schall
erzeugt wird.
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Die 9 zeigt
eine ähnliche Ausführung wie die 8,
jedoch wird bei diesem als Doppelsandwich ausgebildeten Folienlautsprecher
auf die innere Lage einer nichtleitenden Folie 7 verzichtet. Entweder
kann die mittlere leitende Lage 8 direkt auf einer der
elastischen Zwischenschichten 5 oder 6 aufgebracht
werden, oder die leitende Schicht 8 kann als selbstständige
Folie, beispielsweise eine reine Aluminiumfolie, ausgeführt
sein, die mit den beiden Zwischenschichten 5 und 6 verklebt
wird.
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Vorteile
dieser Ausführungen des Folienlautsprechers gemäß der 8 und 9 liegen
darin, dass aufgrund der immer außen liegenden Massepotentiale
an den Schichten 3 und 4 durch diese bereits eine
Schutzvorrichtung systemimmanent integriert ist. Des Weiteren sorgt
die doppelt vorhandene elastische Schicht 5 und 6 für
einen etwas verbesserten Hub bei der gleichen verwendeten Audiospannung.
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Die 10 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Variante eines Doppelsandwich-Folienlautsprechers,
bei dem zwischen den beiden elastischen Schichten 5 und 6 eine
beidseitig beschichtete Folie 7 mit ihren elektrisch leitenden
Schichten 8 eingelegt ist. Nach außen gerichtet
folgt nach den beiden elastischen Schichten 5 beziehungsweise 6 eine
elektrisch leitende Schicht 3 beziehungsweise 4,
die mit der Hochspannungsversorgung 9 und der Audio-Quelle 10 gekoppelt
sind. Diese beiden Schichten 3 und 4 befinden
sich jeweils auf einer Folie 1 und 2 über
der wiederum eine Schutzelektrode 12 angeordnet ist, die
geerdet ist und schließlich durch einen Schutzlack 14 bedeckt
ist. Durch diese Anordnung der äußeren Schutzelektroden 12 und
des darauf folgenden isolierenden Schutzlackes 14 wird
ebenfalls eine Schutzvorrichtung er zeugt, die auch bei mechanischer
Beschädigung des Folienlautsprechers für eine
hohe Sicherheit garantiert.
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Die
oben dargestellten Ausführungsvarianten der 8 bis 10 zeigen
jeweils Doppelsandwich-Folienlautsprecher, deren Schallausbreitungsrichtungen 20 symmetrisch
angeordnet sind.
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Eine
Variante eines Doppelsandwich-Folienlautsprechers mit einseitiger
Schallausbreitungsrichtung ist in der 11 dargestellt.
Der Aufbau dieses Folienlautsprechers entspricht im Wesentlichen
dem Aufbau des Folienlautsprechers aus der 10, jedoch
ist einseitig die Schutzelektrode 12 und die Schutzlackbeschichtung 14 durch
ein Masseträgheitselement 11 ersetzt worden, so
dass sich hier die leicht beweglichen und nur mit geringer Trägheitsmasse
versehenen Schichten der rechten Seite im Wesentlichen bewegen,
so dass eine Schallausbreitungsrichtung 20 nach rechts
gerichtet ist.
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Zusätzlich
ist in dieser Ausführungsvariante auch die in Schallausbreitungsrichtung
gelegene elastische Zwischenschicht 5 wesentlich dünner
ausgeführt, als die zweite elastische Schicht 6.
Diese Variante ermöglicht zum Beispiel die Verwendung einer Frequenzweiche,
so dass im Wesentlichen die hohen Töne in dem zur Schallausbreitungsrichtung
gerichteten Sandwich erzeugt werden können, während
die niedrigen Töne in der dickeren Schicht erzeugt werden.
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Zusätzlich
besteht die Möglichkeit, für die beiden elastischen
Schichten auch unterschiedliche Materialien zu verwenden, so dass
insgesamt eine bessere Anpassung an die erforderlichen Audioqualitäten
in unterschiedlichen Frequenzbereichen möglich ist.
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Aufgrund
der sehr dünnen Ausführung des erfindungsgemäßen
Folienlautsprechers eignet sich dieser besonders zur Beschallung
großer Räume, indem er großflächig
auf Wänden, Mobiliar oder sonstigen Einrichtungsgegenständen
angebracht wird, ohne als Lautsprecher erkennbar zu sein. Auch kann dieser
Folienlautsprecher in verschiedenste Displays oder Bildschirme integriert
werden.
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Schließlich
ist in der 12 noch eine besonders vorteilhafte
Ausführung eines Einsandwich-Folienlautsprechers mit einseitiger
Schallabstrahlrichtung gezeigt, die besonders günstig für
die Abstrahlung auch tiefer Frequenzen ist. In dieser Abbildung
sind alle luftundurchlässigen Schichten mit durchgezogenen
Linien begrenzt, während die luftdurchlässigen
Schichten mit gestrichelten Linien umrandet sind.
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Der
Schichtaufbau dieses Schallwandlers gestaltet sich wie folgt:
- 1. Die Forderseite besteht aus einer luftdichten, also
ganzflächig geschlossenen Polycarbonatfolie 2.2
- 2. Auf der Polycarbonatfolie 2 ist eine elektrisch leitende
Schicht 4 aufgebracht, beispielsweise aufgedampft.
- 3. Anschließend folgt eine luftdurchlässige
elastische Zwischenschicht 5, beispielsweise kann dies ein
weiches Textilgewebe sein.
- 4. Auf die elastische Zwischenschicht 5 folgt eine ebenfalls
luftdurchlässige elektrisch leitende Schicht 3,
die hier in Form eines engmaschigen dünnen Metallgewebes
verwirklicht ist.
- 5. Schließlich folgt eine steife aber luftdurchlässige
Schicht 1, die ein vielfaches an Schichtdicke im Vergleich
zu der ersten elastischen Zwischenschicht 5 aufweist. Beispielsweise
kann hier ein Wabenmuster in der Dicke von ca. 10 mm verwendet werden.
- 6. Auf der Rückseite ist eine steife Platte angeordnet,
auf der die Schicht 1 fixiert ist. Diese Platte kann beispielsweise
auch eine Gebäudewand oder Ähnliches darstellen.
Dieser Aufbau führt zu erhöhter Lautstärke
bei tieferen Frequenzen, da die elastische Zwischenschicht 5 nicht
durch das Luftpolster gedämpft wird und auch nicht in Ihrer Federsteifigkeit
durch die eingeschlossene Luft versteift wird.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 3544733 [0003]
- - WO 2005/086528 A1 [0004]