Flachlautsprecher mit hohem Wirkungsgrad
2022-05-19
Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology haben aus einer Kunststofffolie und einer piezoelektrischen Schicht Flachlautsprecher hergestellt. Die Arbeit wird in einem kürzlich in der Fachzeitschrift IEEE Transactions on Industrial Electronics veröffentlichten Artikel mit dem Titel An Ultra-Thin Flexible Loudspeaker Based on a Piezoelectric Micro-Dome Array beschrieben. Ein YouTube-Video zeigt den Lautsprecher in Aktion.
Heutige Lautsprecher wandeln elektrische Signale üblicherweise in ein Magnetfeld um, das eine Lautsprechermembran bewegt, um hörbare Vibrationen zu erzeugen. Die MIT-Wissenschaftler benötigen keine Drahtwicklung. Sie verwenden piezoelektrisches Material, um eine Mikroanordnung von Kuppeln zu bewegen, die den Klang erzeugen.
Die Konstruktion basiert auf einer Kunststofffolie aus PET (Polyethylenterephthalat), die perforiert und mit einem dünnen Film aus piezoelektrischem Material, PVDF (Polyvinylidenfluorid), überzogen ist.
In einer Entfernung von 30 cm können diese Dünnfilm-Lautsprecher durch das Anlegen von 25 V bei 1 kHz eine Lautstärke erzeugen, die der eines typischen Gesprächs (66 dBa) entspricht. Bei 10 kHz erreicht die Lautstärke das Niveau des Stadtverkehrs (86 dBa). Die Folienlautsprecher benötigen angeblich nur 100 mW/m² Lautsprecherfläche, weniger als ein Zehntel heutiger Lautsprecher. Von 100 Hz bis 100 kHz sollen die Lautsprecher funktionieren, allerdings steigt der Schalldruck mit der Frequenz, weshalb der Klang ohne Korrektur sehr spitz und plärrend ist. Dafür können die Lautsprecher leicht in vorhandene Gegenstände wie einen Fahrzeuginnenraum integriert werden - die Forschung wurde zum Teil von der Ford Motor Company finanziert. Auch die Nutzung als Mikrofon ist angedacht. Ultraschall und Echolote sind eine naheliegende Anwendung.
DL2MCD