Lautsprecher: Aufbau und Funktion

Lautsprecher erzeugen und verstärken Schall. Dazu nutzen die Systeme kinetische Energien: Wo Töne erzeugt werden, liegen Bewegungen zugrunde. Wir nehmen es nicht wahr, aber Schallwellen entstehen durch die Kompression von Luft. Die Intensität dieser Kompression moduliert das, was wir als „Töne“ hören. Daran sind die folgenden Bestandteile im Inneren des Lautsprechers beteiligt, die zusammen ein sogenanntes Chassis bilden:

 

• Elektrische Signale vom Ausgabegerät: Im Fall eines Lautsprechers werden die beabsichtigten Effekte von einem Zuspieler – TV oder Verstärker – in elektrische Energie in Form von Wechselstrom umgesetzt. Durch die Verkabelung wird diese Energie übertragen und im Inneren der Box erneut konvertiert.
• Schwingspule und Permanentmagnet: Die elektrische Energie, die das Lautsprecherkabel ins Innere des Geräts leitet, trifft dort auf eine bewegliche Schwingspule. Die Spule wird von einem kräftigen Magnet gehalten, der ein konstantes Magnetfeld erzeugt. Der Wechselstrom, der durch die Schwingspule fließt, interagiert mit dem Permanentmagnet und erzeugt Schwingungen unterschiedlicher Frequenz und Intensität. Gesteuert wird dies durch die Bedienung des Verstärkers.

• Membran: Die so entstehenden Schwingungen werden an eine konische Membran weitergeleitet. Diese Membran ist der eigentliche Schallwandler, denn sie besteht aus einem Material, das zwar fest genug ist, um der Belastung durch die Vibrationen der Spule standzuhalten, aber zugleich flexibel genug, um sich zu bewegen. Die Membran agiert nun als Resonanzfläche – die für das menschliche Ohr unhörbaren Schwingungen der Spule werden verstärkt und durch die trichterförmige Konstruktion gebündelt nach außen abgegeben. Das Ohr kann sie jetzt wahrnehmen – als Schall. Wer die Abdeckung einer Lautsprecherbox entfernt, kann sich das „Innenleben“ aus der Nähe anschauen.

Die Qualität der Klangwiedergabe durch den Lautsprecher hängt von der Qualität und der Abstimmung von Zuspieler, Verstärker, Kabeln und Lautsprecher ab. Nur durch präzise Definition und Übermittlung der elektroakustischen Signale und deren saubere Umsetzung in Schallwellen ist die Wiedergabe von Sprache, Klängen oder Musik auf höchstem Niveau möglich.

Manche Lautsprecher sind mit nur einem Chassis im Inneren ausgestattet, hochwertige Hi-Fi-Lautsprecher weisen zwei, drei, bisweilen sogar mehr Kombinationen von Schwingspule und Membran auf. Sie sind bestimmten Frequenzen zugewiesen, also Bereichen im Spektrum des Schalls, und setzen die elektrischen Impulse daher voller und differenzierter um. Eine Lautsprecher-Weiche teilt die elektrischen Signale in entsprechende Bereiche auf und weist sie unterschiedlichen Schwingspulen zu. Der Übertragungsbereich des Lautsprechers wird so beträchtlich erweitert.

Dabei nutzen die Boxen die Tatsache, dass Schall in akustischen Schwingungen – sogenannten Frequenzen – pro Sekunde gemessen wird. Die Maßeinheit für Schwingungen pro Sekunde ist Hertz, kurz Hz. Das menschliche Gehör nimmt Töne in den Frequenzen von 20 bis ungefähr 20.000 Hertz wahr, wobei die äußeren Bereiche dieses Spektrums mit zunehmendem Alter verloren gehen.

Der Infraschall, also die besonders tiefen Töne, werden auch als Vibrationen wahrgenommen, höchste Frequenzen über 20.000 Hertz, der Ultraschall, werden von Menschen nicht wahrgenommen. Qualitätslautsprecher passen sich den Fähigkeiten des Menschen an. Der Übertragungsbereich der Lautsprecher entspricht damit Frequenzen zwischen 2.000 und 20.000 Hertz.

Die Leistungsfähigkeit, aber auch die Klangqualität von Lautsprechern ist messbar. Es genügt nicht, die abgedeckten Frequenzen und die maximale Ausgabe in Dezibel zu vergleichen. So spielen beim Kauf von Lautsprechern Nennbelastbarkeit, Wirkungsgrad und Impedanz wichtige Rollen. Sie müssen bei der Schaltung von Lautsprechern beachtet werden, um das erhoffte Audioerlebnis zu erzielen und Schäden an Verstärker und Boxen oder Effekten wie dem Clipping vorzubeugen.

Die bedeutendsten technischen Aspekte rund um Aufbau und Funktion eines Lautsprechers zu kennen, lohnt sich also in mehr als einer Hinsicht. Sie erleichtern den Kauf von Komponenten für das eigene Soundsystem und gewährleisten perfekten Audiogenuss. Da die Beachtung von Impedanzen oder Nennbelastbarkeit dazu beiträgt, Schäden an Verstärker und Boxen zu vermeiden, führt dies dazu, dass du lange Freude an deiner Hi-Fi-Anlage hast. Weitere Fragen rund um Lautsprecher und Soundsysteme, wie die richtige Aufstellung oder Verkabelung oder das Erkennen von Defekten, beantworten wir auf weiteren Unterseiten zum Thema.