Ein elektrostatischer Lautsprecher (ESL) ist ein Lautsprecher-Design, in dem Ton durch die Kraft erzeugt wird, die auf eine in einem elektrostatischen Feld aufgehobene Membran ausgeübt ist.

Design und Funktionalität

Die Sprecher verwenden ein dünnes flaches Diaphragma, das gewöhnlich aus einer Plastikplatte besteht, die mit einem leitenden Material wie Grafit angestrichen ist, der zwischen zwei elektrisch leitendem Bratrost, mit einer kleinen Luftlücke zwischen dem Diaphragma und Bratrost eingeschoben ist. Für die niedrige Verzerrungsoperation muss das Diaphragma mit einer unveränderlichen Anklage auf seiner Oberfläche, aber nicht mit einer unveränderlichen Stromspannung funktionieren (Anklage, und Stromspannung sind nicht dasselbe Ding). Das wird entweder durch oder durch beide von zwei Techniken vollbracht: Der leitende Überzug des Diaphragmas wird gewählt und gewissermaßen angewandt, um ihm einen sehr hohen spezifischen Oberflächenwiderstand zu geben, und/oder ein großer Wertwiderstand wird der Reihe nach zwischen dem EHT (Extrahochspannung oder Stromspannung) Macht-Versorgung und dem Diaphragma (Widerstand gelegt, der nicht im Diagramm hier gezeigt ist). Jedoch wird die letzte Technik noch Verzerrung erlauben, weil die Anklage über das Diaphragma zum Punkt abwandern wird, der am "Bratrost" oder der Elektrode am nächsten ist, die dadurch die Kraft vergrößert, die das Diaphragma bewegt, wird das an der Audiofrequenz vorkommen, so verlangt das Diaphragma, dass ein hoher Widerstand (megohms) die Bewegung der Anklage für einen praktischen Sprecher verlangsamt.

Das Diaphragma wird gewöhnlich aus einem Polyester-Film (Dicke 2-20 µm) mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften wie LIEBLINGS-Film gemacht. Mittels des leitenden Überzugs und eine Außenhochspannungsversorgung wird das Diaphragma an einem Gleichstrom-Potenzial von mehreren Kilovolt in Bezug auf den Bratrost gehalten. Der Bratrost wird durch das Audiosignal gesteuert; hinterer und Vorderbratrost wird in der Antiphase gesteuert. Infolgedessen wird ein gleichförmiges elektrostatisches zum Audiosignal proportionales Feld zwischen beidem Bratrost erzeugt. Das veranlasst eine Kraft, auf das beladene Diaphragma ausgeübt zu werden, und seine resultierende Bewegung steuert die Luft auf beiden Seiten seiner.

In eigentlich allen elektrostatischen Lautsprechern wird das Diaphragma durch zwei Bratrost, ein auf beiden Seiten gesteuert, weil die Kraft, die auf das Diaphragma durch einen einzelnen Bratrost ausgeübt ist, unannehmbar nichtlinear sein wird, so harmonische Verzerrung verursachend. Das Verwenden des Bratrostes annulliert an beiden Seiten Stromspannungsabhängiger-Teil der Nichtlinearität, aber verlässt Anklage (attraktive Kraft) abhängigen Teil. Das Ergebnis ist nahe ganze Abwesenheit der harmonischen Verzerrung. In einem neuem Design wird das Diaphragma mit dem Audiosignal mit der statischen Anklage gesteuert, die auf dem Bratrost (Durchsichtige Gesunde Lösungen) gelegen ist.

Der Bratrost muss im Stande sein, ein so gleichförmiges elektrisches Feld zu erzeugen, wie möglich, während er noch Ton berücksichtigt, um durchzugehen. Passende Bratrost-Aufbauten werden deshalb Metallplatten, ein Rahmen mit der Tensioned-Leitung, den Leitungsstangen usw. perforiert.

Um eine genügend Feldkraft zu erzeugen, muss das Audiosignal auf dem Bratrost von der Hochspannung sein. Der elektrostatische Aufbau ist tatsächlich ein Kondensator, und Strom ist nur erforderlich, um die Kapazität zu beladen, die durch das Diaphragma und die Stator-Teller (vorherige Paragrafen geschaffen ist, gekennzeichnet als Bratrost oder Elektroden). Dieser Typ des Sprechers ist deshalb ein Gerät des hohen Scheinwiderstands. Im Gegensatz ist ein moderner electrodynamic Kegel-Lautsprecher ein niedriges Scheinwiderstand-Gerät mit höheren aktuellen Voraussetzungen. Infolgedessen ist Scheinwiderstand, der zusammenpasst, notwendig, um einen normalen Verstärker zu verwenden. Meistenteils ist ein Transformator an dieses Ende gewöhnt. Der Aufbau dieses Transformators ist kritisch, weil es eine Konstante (häufig hoch) Transformationsverhältnis über die komplette hörbare Frequenzreihe (d. h. große Bandbreite) zur Verfügung stellen und so Verzerrung vermeiden muss. Der Transformator ist fast immer zu einem besonderen elektrostatischen Sprecher spezifisch. Bis heute hat Acoustat den einzigen kommerziellen "Transformator weniger" elektrostatischer Lautsprecher gebaut. In diesem Design wird das Audiosignal direkt auf die Statoren von einem eingebauten Hochspannungsklappe-Verstärker angewandt (weil Klappen auch hohe Scheinwiderstand-Geräte sind), ohne Gebrauch eines Anstieg-Transformators.

Vorteile

Vorteile von elektrostatischen Lautsprechern schließen Niveaus der Verzerrung eine bis zwei Größenordnungen tiefer ein als herkömmliche Kegel-Fahrer in einem Kasten, dem äußerst leichten Gewicht des Diaphragmas, das über seine ganze Oberfläche und vorbildliche Frequenzantwort (sowohl im Umfang als auch in der Phase) gesteuert wird, weil der Grundsatz, Kraft und Druck zu erzeugen, fast von der Klangfülle verschieden vom allgemeineren electrodynamic Fahrer frei ist. Musikdurchsichtigkeit kann besser sein als in electrodynamic Sprechern, weil die ausstrahlende Oberfläche viel weniger Masse hat als die meisten anderen Fahrer und deshalb dazu viel weniger fähig ist, Energie zu versorgen, später veröffentlicht zu werden. Zum Beispiel können typische dynamische Sprecher-Fahrer bewegende Massen von Zehnen oder Hunderten von Grammen haben, wohingegen eine elektrostatische Membran nur einige Milligramme mehrere Male weniger wiegt als sehr am leichtesten von electrodynamic Hochtönern. Die begleitende Luftlast, die häufig in dynamischen Sprechern unbedeutend ist, ist gewöhnlich Zehnen von Grammen wegen der großen Kopplungsoberfläche, dieses Beitragen zu Dämpfung der Klangfülle-Zunahme durch die Luft selbst zu einem bedeutenden, obwohl nicht abgeschlossen, Grad. Elektrostatik kann auch als Designs der vollen Reihe durchgeführt werden, an den üblichen Überkreuzungsfiltern und Einschließungen Mangel habend, die färben oder den Ton verdrehen konnten.

Da viele elektrostatische Sprecher hohe und dünne Designs ohne eine Einschließung sind, handeln sie als eine vertikale Dipollinienquelle. Das macht für das ziemlich verschiedene akustische Verhalten in Zimmern im Vergleich zu herkömmlichen electrodynamic Lautsprechern. Im Allgemeinen ist ein Dipolheizkörper der großen Tafel von einem richtigen physischen Stellen innerhalb eines Zimmers anspruchsvoller, wenn im Vergleich zu einem herkömmlichen Kasten-Sprecher, aber, einmal dort, wird er mit geringerer Wahrscheinlichkeit schlecht klingende Raumklangfülle erregen, und sein unmittelbar zum widerspiegelten gesunden Verhältnis durch ungefähr 4-5 Dezibel höher ist. Das führt der Reihe nach zu genauerer Stereofortpflanzung von Aufnahmen, die richtige Stereoinformation und Treffpunkt-Ambiente enthalten. Planare (flache) Fahrer neigen dazu, das sehr gerichtete Geben von ihnen gute Bildaufbereitungsqualitäten zu sein, unter der Bedingung, dass sie hinsichtlich des Zuhörers und der Ton widerspiegelnden Oberflächen im Zimmer sorgfältig gelegt worden sind. Gekrümmte Tafeln sind gebaut worden, die Stellen-Voraussetzungen ein bisschen weniger streng machend, aber Bildaufbereitung der Präzision etwas opfernd.

Nachteile

Nachteile schließen einen Mangel an der Bassantwort (wegen der Phase-Annullierung von einem Mangel an der Einschließung ein (Bass rolloff 3-DB-Punkt kommt vor, wenn die schmalste Tafel-Dimension einer Viertel-Wellenlänge der ausgestrahlten Frequenz für Dipolheizkörper gleichkommt, so für einen Viererkabel-ESL 63 an 0.66 Metern breiten kommt das um 129 Hz vor, so ist mit vielen Kasten-Sprechern vergleichbar. die Geschwindigkeit des Tons genommen als 343 m/s), und die schwierige physische Herausforderung, niedrige Frequenzen mit einem vibrierenden gespannten Film mit wenig Ausflugsumfang jedoch weil wieder hervorzubringen, haben die meisten Diaphragmen eine sehr große Fläche im Vergleich zu Kegel-Fahrern nur kleine Umfang-Ausflüge sind erforderlich, relativ große Beträge der Energie auszustellen), und die Empfindlichkeit zu umgebenden Feuchtigkeitsniveaus. Während Bass quantitativ fehlt (erwartet, Verzerrung zu senken, als Kegel-Fahrer), kann es von besserer Qualität ('dichter' und ohne 'blühenden') sein als dieser von electrodynamic (Kegel) Systeme. Phase-Annullierung kann für durch die elektronische Gleichung etwas ersetzt werden (ein so genannter abfallender Stromkreis, der das Gebiet innerhalb des Audiobandes erhöht, wo der erzeugte gesunde Druck wegen der Phase-Annullierung fällt). Dennoch können maximale Bassniveaus nicht vermehrt werden, weil sie durch den maximalen erlaubten Ausflug der Membran schließlich beschränkt werden, bevor er zu nahe zu den Hochspannungsstatoren kommt, die das elektrische Funken erzeugen und Löcher dadurch verbrennen können. Neue, technisch fortgeschrittenere Lösungen für den wahrgenommenen Mangel am Bass schließen den Gebrauch von großen, gekrümmten Tafeln (Gesundes Laboratorium, MartinLogan CLS), elektrostatische Subwoofer-Tafeln (Audiostatic, Viererkabel) und langes Werfen elektrostatisches Element ein, das große Diaphragma-Ausflüge (Audiostatic) erlaubt. Ein anderer häufig geübter Trick soll den Bass (20-80 Hz) mit einem höheren Transformationsverhältnis steigern als die Mitte und dreifach.

Dieser Verhältnismangel am lauten Bass wird häufig mit einem hybriden Design mit einem dynamischen Lautsprecher, z.B einem Subwoofer behoben, um niedrigere Frequenzen mit dem elektrostatischen Diaphragma-Berühren mittlere und hohe Frequenzen zu behandeln. Viele finden, dass die beste niedrige Frequenzeinheit für Hybriden Kegel-Treiber ist, die auf offenen Leitblechen als Dipolübertragungslinientieftonlautsprecher oder Hörner bestiegen sind, da sie grob dieselben Qualitäten (mindestens im Bass) als elektrostatische Sprecher, d. h. gute vergängliche Antwort, wenig Kasten-Färbung und (ideal) flache Frequenzantwort besitzen. Jedoch gibt es häufig ein Problem mit der Integrierung solch eines Tieftonlautsprechers mit der Elektrostatik. Das ist, weil der grösste Teil der Elektrostatik Linienquellen ist, von denen das gesunde Druck-Niveau um 3 DB für jede Verdoppelung der Entfernung abnimmt. Ein gesundes Druck-Niveau eines Sprechers des Kegels nimmt andererseits um 6 DB für jede Verdoppelung der Entfernung ab, weil es sich als eine Punkt-Quelle benimmt. Das kann durch die theoretisch elegantere Lösung überwunden werden, herkömmlichen Kegel-Tieftonlautsprecher in einem offenen Leitblech oder eine Einordnung des Stoß-Ziehens zu verwenden, die ein bipolar dieser der elektrostatischen Membran ähnliches Strahlenmuster erzeugt. Das ist noch der Phase-Annullierung unterworfen, aber Kegel-Tieftonlautsprecher können zu viel höheren Niveaus wegen ihres längeren Ausflugs gesteuert werden, so Gleichung zu einer flachen Antwort leichter machend, und sie fügen Verzerrung hinzu, die dadurch das Gebiet (und deshalb die Macht) unter dem Frequenzansprechgraphen vergrößert, die niedrige Gesamtfrequenzenergie höher, aber die Treue zum Signal tiefer machend.

Der directionality der Elektrostatik kann auch ein Nachteil sein, in dem es den 'süßen Punkt' bedeutet, wo richtige Stereobildaufbereitung gehört werden kann, ist relativ klein, die Anzahl der Leute beschränkend, die die Vorteile der Sprecher gleichzeitig völlig genießen kann.

Wegen ihrer Tendenz, Staub, Kerbtiere, leitende Partikeln und Feuchtigkeit anzuziehen, werden elektrostatische Sprecher-Diaphragmen allmählich verschlechtern und periodischen Ersatz brauchen. Sie brauchen auch Schutzmaßnahmen zum physisch isolierten ihre Hochspannungsteile vom zufälligen Kontakt mit Menschen und Haustieren. Rentabler Reparatur- und Wiederherstellungsdienst ist für eigentlich jeden Strom verfügbar und hat elektrostatisches Lautsprecher-Modell unterbrochen.

Amateurgebaute Sprecher

Elektrostatische Sprecher genießen etwas Beliebtheit unter HeimwerkerDIYlautsprecher-Baumeistern. Sie sind einer der wenigen Typen von Sprechern, in denen die Wandler selbst von Kratzer von einem Dilettanten gebaut werden können. Die grundlegende Hardware für ganze ESL HEIMWERKEN-Projekte ist überall im Web verfügbar. Solcher Bedarf schließt Widerstände und Kondensatoren für die Frequenzgleichung des RC-STROMKREISES nötigenfalls ein; Anstieg-Transformatoren; perforierte Metallplatten oder Bratrost und Isolieren-Plastik für die Statoren; Polymer-Film und leitende Farbe (z.B eine flüssige Grafit-Suspendierung) für die Membran; einfache tensioning Ausrüstung für die richtige Membraneneinstimmung; und ein Rahmen, gewöhnlich Holzes, um alles zusammenzuhalten. Eine weit gelesene Quelle durch ESL Anhänger ist Das Elektrostatische Lautsprecher-Designkochbuch (internationale Standardbuchnummer 978-1-882580-00-2) durch den bemerkenswerten ESL Fachmann Roger Sanders.

Kommerzielle Sprecher

Arthur Janszen wurde 1953 für einen elektrostatischen Lautsprecher gewährt. Die Entwickler des Tri-Ergon Ton-Filmsystems des Tons auf dem Film hatten ein primitives Design des elektrostatischen Lautsprechers schon in 1919 entwickelt. Die Gesellschaft von Herrn Janszen, JansZen macht noch eine entwickelte Version seines ursprünglichen Designs. Der KLH Neun wurde Mitte der 1950er Jahre von Arthur A. Janszen entworfen, und Tausende wurden verkauft, nachdem das Design zu KLH 1959 bekehrt und in die regelmäßige Produktion gestellt wurde.

Viererkabelelectroacoustics

Die erste völlig erfolgreiche Elektrostatik der vollen Reihe, und auch unter dem am meisten respektierten, wurde 1957 erzeugt: der Elektrostatische Viererkabellautsprecher (Viererkabel-ESL, später ESL-57) von Viererkabelelectroacoustics, Huntingdon, England. Diese wurden etwas wie ein elektrischer Hausheizkörper gebogen ein bisschen auf der vertikalen Achse gestaltet. Sie wurden für ihre Klarheit und Präzision weit bewundert, aber können schwierig sein zu laufen, während man niedrige Frequenzbassproduktion erreicht hat.

Die Viererkabel-ESLs wurden von Peter Walker, Gründer der Gesellschaft, und David Williamson entworfen. Das erste in der Reihe war der ESL-57 unter Einfluss des entwickelten durch Edward W. Kellogg für General Electric 1934. Es wurde 1955 eingeführt, in die kommerzielle Produktion 1957 gestellt, und hat nur 1985 aufgehört. 1981 hat Viererkabel den ESL-63 als ein Nachfolger des ESL-57 eingeführt. Es hat versucht, sowohl den Mangel in der Bassfortpflanzung des ESL-57 als auch seinen äußersten directionality an hohen Frequenzen zu richten. Das letzte Ziel wird erreicht, indem es die Statoren in acht konzentrische Ringe, jeder gespalten wird, der mit einer geringen Verzögerung im Vergleich zum Ring sofort nach innen gefüttert ist, dadurch versuchend, eine Punkt-Quelle vorzutäuschen.

Der ESL-63 ist in der Produktion bis 1999 geblieben, als Viererkabel den ESL-988 und die ESL-989-eingeführt hat, von denen beide die Gesellschaft noch erzeugt. Viererkabelelectroacoustics hat zwei neue Modelle 2005, die kleineren 2805 und die größeren 2905 eingeführt. Diese Modelle kehren zur ein bisschen zurückgekippten Positur der ursprünglichen Designs, obgleich benutzerregulierbar, zurück. Größtenteils die größeren Basstafeln 98x behaltend, zeigen Modelle und konzentrisches Ringdesign des ESL-63, 2x05's schwereren und viel starreren Aufbau und mehrere elektronisch und Wandler-Verbesserungen.

Durchsichtige gesunde Lösungen

Durchsichtige Gesunde Lösungen bauen eigenständige elektrostatische Tafeln für OEM/ODM Verkäufe mit freistehenden Bassmodulen als eine Auswahl. Durchsichtige Gesunde Lösungen haben mehrere Patente für das Design und die Industrieproduktion von elektrostatischen Tafeln. Sie verwenden einen umgekehrten Audiolaufwerk an den Tafeln im Vergleich zu herkömmlichen elektrostatischen Sprechern. Die Standardlaufwerk-Methode ist, die Hochspannungsneigung auf einen hohen Widerstand-Überzug auf dem inneren Diaphragma anzuwenden und zu gelten, das Audiosignal von einem Zentrum hat Audiotransformator zum niedrigen Widerstand Außenstatoren geklopft. Im Durchsichtigen Gesunden Lösungsdesign sind die Statoren hoher Widerstand, und ein ergänzender, plus und minus die Hochspannungsneigungsversorgung bedeutend, wird mit entgegengesetzten Statoren verbunden. Das Diaphragma wird dann durch den Audiotransformator gesteuert. Gemäß ihrem Weißbuch ist nur Hälfte des erforderlichen Windungszahlverhältnisses für dieselbe Produktion erforderlich. Das senkt die Kosten und Größe des Transformators und macht es eine leichtere Last, um mit einem Verstärker zu fahren. Ein sehr dünnes (13.9 Mm) Tafel-Design kann erreicht werden, sie ein gutes Match für die Integration mit dem GEFÜHRTEN FERNSEHEN und den Lebensstil-Produkten machend..

Dayton Wright

Ein anderer Sprecher der vollen Reihe, der außer der Produktion ist, war das kanadische verfertigte Dayton Wright XG-8 und der XG-10 von 1968 bis zu den 1990er Jahren. Sie waren im Design ausgesprochen verschieden, indem sie die Tafeln in einem luftdichten Behälter eingeschlossen haben, Schwefel hexafluoride, ein in Hochspannungslichtbogenunterdrückungsgeräten verwendetes Benzin enthaltend. Dieses Benzin, sogar mit einer 50-%-Verdünnung hat eine Durchbruchsstromspannung im Vergleich zu Luft von ungefähr 2.5mal. Das hat einen viel höheren erlaubt als übliche Polarisationsstromspannung von bis zu 16 kV, mehr als zweimal so hoch wie jeder andere electrostat. Die Vorteile waren höhere Empfindlichkeit, die sich diesem von herkömmlichen Sprechern nähert und die Isolierung der Statoren nicht verlangt. Die höhere Neigung wurde nicht verwendet, um gerade die Leistungsfähigkeit zu vergrößern, aber hauptsächlich hohe Produktion durch die Erhöhung der Lücke zwischen Statoren und gesteuertem Diaphragma zu fast 0.2 darin zu erzeugen. Das hat sich mit einem enormen Anstieg-Transformator erlaubt die Audiostromspannungen gepaart, um auch 16 kV für höhere Produktionsniveaus zu erreichen, als jedes andere Design dann und jetzt. Mit einem Verstärker von 500 W RMS pro Kanal konnten gesunde dem herkömmlichen Sprecher gleiche Druck-Niveaus erzeugt werden. Die Bassantwort unten auf 40 Hz wurde durch mehrere Dinge erreicht. Zuerst hatte der Zelldiaphragma-Überzug einen Widerstand, der 1000 MΩ pro Quadrat überschreitet, Anklage-Zeiten von mehreren Tagen verlangend, aber das hat die Anklage-Wanderungszeit zu ein paar Sekunden vergrößert, die niedrige Frequenzverzerrung reduzierend. Ein großer Kerntransformator, der an 600 W an 20 Hz nicht gesättigt hat. Das Ausnutzen des Vorteils des Benzins, schwerer zur Verfügung zu stellen, als Luft, die zu den elektrostatischen Zellen lädt, um die hinteren und Vorderaußendiaphragmen zu steuern, die 1.6mal größer sind als die Zellen. Außerdem ist die Fortpflanzung des Tons im Benzin 2.3mal langsamer, die Wirkung eines viel längeren akustischen Pfads gebend und so die Annullierungsfrequenz des durch die gegenphasige hintere Welle verursachten Sprechers senkend. Außerdem wurde der Transformator primäre Induktanz mit einem Kondensator mitgeschwungen, um einen niedrigen Q Stromkreis an ungefähr 45 Hz zu erzeugen, um die Antwort zu heben. Die früheren Modelle (XG8) hatten 8 Zellen pro Sprecher, und die späteren Modelle hat 10 Zellen. Die Zellen waren nicht volle Reihe wegen ihrer Breite, die zu viel strahlend an hohen Frequenzen und der Verdünnung des Vorderdiaphragmas verursacht. Der hohe Frequenzfahrer war Motorola piezoelektrischer an ungefähr 7 Kilohertz hinübergehender Hochtöner, der dann durch einen Blatt-Hochtöner von Panasonic in den späteren Generationsmodellen ersetzt wurde, hat an 6 Kilohertz hinübergegangen. Der piezoelektrische Hochtöner wurde innerhalb des Behälters bestiegen, weil es wirklich besser mit dem Benzin geleistet hat als in Luft, aber der Blatt-Hochtöner wurde außerhalb des Außendiaphragmas bestiegen. Dayton Wright,

Andere Hersteller

Andere Hersteller, die zurzeit elektrostatische Lautsprecher erzeugen, schließen Immersion von Australien ein; Solosound in Den Niederlanden, dem Audio des Königs, Panphonics von Finnland, hat Pune Rhythmus Audio-, T+A und Silberstatic von Deutschland gestützt.

Audiostatic, Gesundes Laboratorium baut exklusiv volle Reihe elektrostatische Tafeln. Der einzige aktive elektrostatische Lautsprecher zurzeit in der Produktion ist der Audiostatic DCA-5.

Innersound, MartinLogan, Metrum Akustik, Tonanlagen von Sanders, und Gesundes Laboratorium, bauen hybride Designs mit herkömmlichen Subwoofern.

Unter elektrostatischen Sprechern der vollen Reihe, die nicht mehr gemacht werden, sind der KLH 9, eines der frühsten US-Designs der vollen Reihe, obwohl der Bass schnell unter 70 Hz abgefallen ist. Es gab mehrere Modelle von Acoustat verfertigt, und das Unendlichkeitsservo-Statik und seine Nachfolger, die einen dynamischen Subwoofer an niedrigen Frequenzen verwendet haben.