Wir gehen dem ältesten „Gerät“ zur Schallverstärkung auf die Spur. Die Hörner von Kühen, Schafen oder Wildtieren waren wohl Namenspate für das, was wir heute kurz als Horn bezeichnen. Jedenfalls wird Naturhorn sowie Horn aus Holz nachweislich seit der Antike zur Schallverstärkung genutzt. Heutzutage handelt es sich bei einem Hornlautsprecher fast immer um einen erstklassigen Schallwandler. Was ist das akustische Geheimnis seiner Trichterform? Und wie kommt er im HiFi-Bereich zum Einsatz?
Werner von Siemens und der Hornlautsprecher
Das Horn als Schallverstärker begleitet die Menschheit also schon seit der Antike und hat sich erstaunlicherweise in verschiedenen Kulturkreisen in ähnlicher Form entwickelt. So sind sich das europäische Alphorn und das australische Didgeridoo recht ähnlich.
Als Erfinder und Multitalent Werner vom Siemens im Jahre 1877 ein Patent für einen „beweglichen Spulentransformator“ einreichte, konnte er nicht ahnen, dass sein dort beschriebener Urtyp des Hornlautsprechers, die „Konusmembran mit einem exponentialen Horn“, im 21. Jahrhundert noch immer im Einsatz sein würde.
Das akustische Prinzip eines Hornlautsprechers
Ob in einem Lautsprecher oder einem Blasinstrument – das Horn fungiert immer als Schallverstärker. Grund dafür ist seine trichterartige, zur Öffnung hin größer werdende Form. Dank dieser Kegel- bzw. Konusform besitzt jeder Schallwandler mit trichterartiger Membran einen ausgesprochen hohen Wirkungsgrad. Herkömmliche Wandler mit freiliegender Membran setzen nämlich die Energie, die ihnen ein Verstärker bereitstellt, äußerst ineffizient in Schall um.
Das hat in erster Linie mit den Eigenschaften der Luft als Übertragungsmedium von Schallwellen zu tun. Eine große Rolle spielen hierbei die geringe Viskosität, also die physikalische Zähigkeit, und große Molekülabstände. Was es mit den physikalischen Eigenarten von Luft auf sich hat, verdeutlicht folgendes Beispiel: Wenn du mit deiner Hand einen Fächer imitierst, also damit auf und ab wedelst, wird diesen minimalen Luftzug höchstens eine Person in sehr geringer Entfernung spüren. Eine weiter entfernt stehende Person bemerkt nichts. Die eingesetzte Energie deines Arms verpufft.
Anders ausgedrückt: Weil Luft so leicht und gleitfähig ist, macht sie es einem schwer, Schallwellen zu erzeugen. Ein konusförmiges Horn hingegen sorgt dafür, dass die Luft nicht zur Seite entweichen kann. Die angestoßenen Luftmoleküle breiten sich gerichtet aus. Die eingesetzte Energie wird somit weitaus effizienter genutzt. Übrigens: Die Wirkung dieser Konusform macht sich auch die Natur zunutze. Unser Mundraum und unsere Ohren sind Beispiele dafür.
Der hohe Wirkungsgrad der Konusform hat noch weitere Vorteile:
- Auch bei sehr hohen Pegeln bleibt der Klang klar und verzerrungsfrei.
- Sie erlaubt präzise und nahezu verzögerungsfreie Pegelunterschiede (Dynamik).
Der in Prozent berechnete Wirkungsgrad gibt in der Akustik im Übrigen an, wie viel von der elektrischen Energie des Verstärkers der Lautsprecher als Schalldruck in den Raum abgibt. Herkömmliche Lautsprecher haben in der Regel einen Wirkungsgrad von weniger als einem Prozent.
Du willst tiefer in das Thema einsteigen? In unserem Blogartikel zu Schallwandler-Typen erfährst du mehr über die verschiedenen Bauweisen von Lautsprechern.
Die Teufel Bluetooth-Flotte
Hornlautsprecher in der Praxis
Wenn die Konusform so effizient ist, warum trifft man sie dann so selten im HiFi-Bereich an? Nun, so einfach das Prinzip, so kompliziert leider die Umsetzung. Besonders schwierig wird es, wenn Hornlautsprecher auf bestimmte Frequenzbereiche abgestimmt werden müssen. Vor allem dann, wenn die Speaker den Tieftonbereich wiedergeben sollen, ist ein besonders großes Horn notwendig. Der Grund dafür: Die Schallwellenlänge darf nicht kleiner als der Umfang der Hornöffnung sein.
Ein Basston mit 50 Hertz breitet sich beispielsweise mit einer Wellenlänge von 6,80 Metern aus. Deswegen eignen sich Hörner im Heimkinobereich sehr gut für die Wiedergabe von hohen Tönen. Basshörner für private Zwecke sind dagegen kaum umsetzbar.
Zudem müssen die einzelnen Lautsprecherbestandteile genau auf das Horn abgestimmt sein. Dazu gehören die Beschaffenheit und Größe der Lautsprechermembran und der Aufbau des elektromagnetischen Antriebs. Der Bau eines solchen akustischen Systems ist derart kompliziert, dass Hornlautsprecher vor allem im High-End-Bereich anzutreffen sind.
Der ROCKSTER hat die Hörner auf
- ▶ ROCKSTER: Der mobile Bluetooth-Speaker mit 2-Wege-System setzt für die hohen Töne auf einen Hornlautsprecher. Er bringt die hohen Frequenzen verzerrungsfrei und mit sagenhafter Dynamik zum Klingen. Ob beim Grillen im Park oder auf einer Party: Du kannst ganze 20 Stunden lang ohne Stromkabel feiern. DJ-Mischpult und Musikstreaming gehören ebenfalls zu den Stärken des ROCKSTER.
- ▶ POWER HIFI: Ebenfalls zur Beschallung des Heimkonzerts geeignet ist POWER HIFI. Schon die beachtliche Größe des vollaktiven, modularen Lautsprecher-Systems – bestehend aus Hochton-, Mittelton und Tieftoneinheit – ist beeindruckend. Noch beeindruckender ist der Sound: extrem laut, aber klar definiert. Ein Hochtonhorn sorgt für Schallpegel bis zu 115 dB. Die passende Begleitung dazu sind zwei Hochleistungs-300-mm-Subwoofer. Mit dieser Stereoanlage machst du keine halben Sachen.
Stereo-Lautsprecher für alle, die wissen, was gut ist
Fazit zu Hornlautsprechern
- Hornlautsprecher weisen einen besonders hohen Wirkungsgrad auf.
- Ein trichterförmiges Horn sorgt dafür, dass sich die angestoßenen Luftmoleküle gerichtet ausbreiten, und verstärkt so die Wirkung.
- Hornförmige Lautsprecher für Bässe müssen wegen der großen Wellenlänge tiefer Frequenzen sehr groß sein.
- Der Bau von Hornlautsprechern erfordert eine sehr genaue Abstimmung der einzelnen Bauteile zueinander.
Titelbild: CC0 Public Domain. Quelle: pxhere
Bild 1: ©Bundesarchiv, Bild 102-08307 / CC-BY-SA 3.0, Quelle: Wikimedia Commons
Bild 2: ©Jalal Gerald Aro: Gramophone Emile Berliner 1899. Bestimmte Rechte vorbehalten. Quelle: Flickr
