Hornlautsprecher

Der Hornlautsprecher: In der Antike erfunden, bis heute bewährt

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 und 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 der Trichterform? Wie kommt er im Hi-Fi-Bereich zum Einsatz?

Werner von Siemens und der Hornlautsprecher

Das Horn als Schallverstärker begleitet die Menschheit also schon seit der Antike und es 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“, mehr als 140 Jahre später immer noch im Einsatz ist.

Von Bundesarchiv, Bild 102-08307 / CC-BY-SA 3.0, CC BY-SA 3.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5414194
IFA 1929 – Hornlautsprecher im King-Size-Format sind der letzte Schrei.

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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- oder 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 die Raumluft anschiebst, wird nur eine in sehr geringer Entfernung befindliche Person einen Luftzug verspüren. Eine weiter entfernt stehende Person bemerkt nichts. Die eingesetzte Energie deines Arms verpufft also.

Anders ausgedrückt: Weil Luft so leicht und gleitfähig ist, macht sie es einem schwer, Schallwellen zu erzeugen. Ein konusförmiges Horn aber 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. Die Wirkung von Hörnern macht sich auch die Natur zunutze. Unser Mundraum und unsere Ohren sind Beispiele dafür.

Der hohe Wirkungsgrad der Hornform 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 übrigens 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.

Ein Grammophon mit Hornlautsprecher
Die ersten akustischen Systeme hatten einen Hornlautsprecher. Das zeigt ein Grammophon von 1899.

Hornlautsprecher in der Praxis

Wenn nun die Hornform so effizient ist, warum trifft man sie so selten im Hi-Fi-Bereich an? Nun, so einfach das Prinzip ist, so kompliziert ist leider die Umsetzung. Besonders schwierig ist es, Hornlautsprecher auf bestimmte Frequenzbereiche abzustimmen. Vor allem dann, wenn die Speaker den Tieftonbereich wiedergeben sollen, ist ein besonders großes Horn notwendig. Der Grund dafür ist, dass die Schallwellenlänge nicht kleiner als der Umfang der Hornöffnung sein darf.

Ein Basston mit 50 Hertz breitet sich beispielsweise mit einer Wellenlänge von 6,80 Metern aus. Deswegen lassen sich Hörner im Heimkinobereich in erster Linie für die Wiedergabe von hohen Tönen einsetzen. Bass-Hörner sind für private Zwecke kaum umsetzbar.

Zudem müssen die einzelnen Lautsprecherbestandteile genau auf das Horn abgestimmt sein. Dazu gehören 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

Grafik zum Aufbau der einzelnen Komponenten des ROCKSTER
Das Innenleben eines ROCKSTER. Oben ist der als Hornlautsprecher umgesetzte Hochtöner zu sehen.
  • ROCKSTER: Der gefeierte Rockstar 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 dieses mobilen Bluetooth-Lautsprechers.
  • ROCKSTER Go: Den kleinen Bruder kannst du im Backpack verstauen, wenn es mit dem E-Scooter oder Mountainbike übers Straßenpflaster geht. Er ist klein, hat aber typische ROCKSTER-Stärken und noch ein paar eigene Features. Dank des stoßfesten, wasserdichten Gehäuses kannst du mit sattem Stereo-Sound 12 Stunden lang am Badestrand relaxen.

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Fazit zu Hornlautsprechern

  • Hornlautsprecher weisen einen besonders hohen Wirkungsgrad auf.
  • Ein trichterförmiges Horn richtet angestoßene Luftmoleküle und verstärkt so die Wirkung.
  • Hornförmige Lautsprecher für Bässe müssten wegen der großen Wellenlänge tiefer Frequenzen sehr groß sein.
  • Der Bau von Hornlautsprechern erfordert eine genaue Abstimmung.
Titelbild: ©Werni. Bestimmte Rechte vorbehalten. Quelle: Pixabay
Bild1: ©Galal Gerardo Aro: Gramophone Emile Berliner 1899. Bestimmte Rechte vorbehalten. Quelle: Flickr

 

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Teufel Blog Redaktion

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