Warum ein ESL - Elektrostatischer Lautsprecher?

Warum sich die Mühe machen? Einige Leute (und die meisten Lautsprecherhersteller) fragen sich, warum jemand elektrostatische Lautsprecher herstellen würde, wenn konventionelle Lautsprecher so viel einfacher zu entwerfen und zu bauen sind. Es wäre eine dumme Frage, wenn gewöhnliche dynamische Lautsprecher alle schlecht funktionieren würden, aber das ist wohl kaum der Fall. Für Anwendungen, die mit der derzeitigen elektrostatischen Technologie nicht gut zu handhaben sind (Subwoofer, um ein extremes Beispiel zu nehmen), verwendet Martin Logan ebenfalls andere, eher klassische, Ansätze. Konen und Kalotten haben und behalten hier immer noch ihren Platz.

Wo immer möglich, geht Martin Logan jedoch elektrostatisch vor. Es handelt sich dabei um eine besondere Art von Lautsprechern, die zu einer außergewöhnlichen, überzeugend realistischen Wiedergabe fähig sind. In bestimmten entscheidenden Aspekten sind gute elektrostatische Lautsprecher einfach besser als alles, was es sonst noch gibt. Hören Sie Martin Logan-Elektrostaten, richtig aufgestellt und eingemessen in einem unserer Hörräume, und der Unterschied wird sofort offensichtlich sein - keine Erklärung erforderlich.

Aber für diejenigen, die nicht nur Erfahrungen sammeln, sondern auch verstehen möchten, kommt hier die Hintergrundgeschichte. Wie funktionieren elektrostatische Lautsprecher und was sind die Vorteile? Ebenso wichtig ist, was sind die Probleme und was hat MartinLogan getan, um sie zu überwinden? Am Ende dieser Informationsseite werden Sie wissen, warum Martin Logan mit diesen wunderbaren Lautsprechern so großen Erfolg hat, während fast niemand sonst es überhaupt versucht, und warum wir von HiFi Linzbach dankbar sind mit diesen einmaligen Produkten in unseren Showrooms arbeiten zu dürfen.

Wie elektrostatische Lautsprecher funktionieren

Ein elektrostatischer Wandler besteht aus drei Grundkomponenten - Statoren, Membran und Stäbe (Abstandshalter) - die als Sandwich zusammengesetzt sind. Die Membran ist eine ultraleichte Plastikfolie, die mit einem elektrisch leitfähigen Material imprägniert und zwischen den beiden Statoren gespannt ist, die perforierte und mit einem Isolator beschichtete Stahlbleche sind. Wenn der Lautsprecher in Betrieb ist, wird die Membran durch ein Hochspannungsnetzteil auf eine feste positive Spannung aufgeladen, wodurch ein starkes elektrostatisches Feld um sie herum entsteht. (Wenn Sie sich Gedanken darüber gemacht haben, warum elektrostatische Lautsprecher Netzkabel haben, gibt es einen Grund dafür).

Die Statoren sind derweil über einen Aufwärtstransformator mit dem Verstärker des Audiosystems verbunden. Er wandelt den Ausgang des Verstärkers in ein Paar Hochspannungssignale gleicher Stärke, aber entgegengesetzter Polarität um. Wenn also die Ladung an einem Stator zunehmend positiv wird, wird die Ladung am anderen Stator um genau den gleichen Betrag negativer. Denn so wie Ladungen abstoßen und entgegengesetzte Ladungen anziehen, zwingt die positive Ladung der Membran diese, sich je nach den Statorladungen vorwärts oder rückwärts zu bewegen. Wenn zum Beispiel die Ladung des vorderen Stators negativ und die des hinteren Stators positiv ist, wird die Membran von vorne gezogen und von hinten geschoben und bewegt sich daher vorwärts. Je stärker die Ladungen an den Statoren sind, desto größer ist die Membranauslenkung. Auf diese Weise setzt ein elektrostatischer Wandler ein elektrisches Audiosignal in eine Membranbewegung um, um Schallwellen im Raum zu erzeugen.

Um die Versteifung des Paneels zu unterstützen (es ist sehr wichtig, dass sich nur die Membran bewegt) und um zu verhindern, dass die Membran einem Stator zu nahe kommt, werden nicht leitende Streifen, so genannte Spars, in der Breite in Abständen entlang der Länge jedes Stators angebracht.

Vorteile von Elektrostaten

Die Treiber in einem herkömmlichen Lautsprecher haben Membranen, die an Drahtspulen, sogenannten Schwingspulen, befestigt sind. Der Strom von einem Verstärker fließt durch diese Spulen und erzeugt ein schwankendes elektromagnetisches Feld, das mit dem Feld eines festen Permanentmagneten in Wechselwirkung tritt und eine Membranbewegung und damit Schall verursacht. Die Schwingspule ist am Umfang einer Kuppel oder am Scheitelpunkt eines Kegels befestigt, was bedeutet, dass nur ein kleiner Teil der Membran tatsächlich angetrieben wird; der Rest muss folgen. Wenn die Membran nicht vollkommen starr ist, neigt sie dazu, sich zu biegen und bei einigen Frequenzen in Resonanz zu gehen, was zu Verzerrungen und ungleichmäßiger Reaktion führt. Vor allem Hochtonmembranen müssen jedoch leicht sein, um einen angemessenen Wirkungsgrad und eine Ausdehnung im Hochtonbereich zu ermöglichen. Die gleichzeitige Erfüllung dieser beiden theoretischen Anforderungen ist in der Theorie nahezu unmöglich. Es gibt nur wenige Lautsprecher-Hersteller auf dem Weltmarkt, die Membranen und Chassis selbst entwickelt haben und diesen Anforderungen gerecht werden. In der Theorie wird es allerdings niemand komplett schaffen können, egal welches hochwertige Material genutzt wird.

Eine elektrostatische Membran hingegen wird gleichmäßig über ihre gesamte Oberfläche angetrieben, so dass sie überhaupt nicht starr sein muss - sie kann so leicht wie möglich gemacht werden. (Die Blende eines MartinLogan-Elektrostats ist tatsächlich leichter als die Luft, die sie bewegt). Zusammen mit der verzerrungsauslöschenden Gegentakt-Betriebsart des Wandlers ermöglicht dies der Membran, selbst feinste Klangdetails mit absoluter Präzision abzubilden. Das bedeutet auch, dass der Wandler über einen aussergewöhnlich breiten Frequenzbereich arbeiten kann, ohne auf einen anderen Treiber umschalten zu müssen. Akustische Interferenzen zwischen den Treibern und die durch Frequenzweichenfilter verursachte Phasenverschiebung führen zu Unregelmäßigkeiten im Frequenzgang, die besonders im mittleren oder unteren Hochtonbereich störend sind, also genau dort, wo Frequenzweichen typischerweise in konventionellen Lautsprechern eingesetzt werden.

Kontrollierte Streuung. Eine weitere Schlüsseleigenschaft eines elektrostatischen Lautsprechers ist seine natürlich dipolare Abstrahlcharakteristik. Ein echter Dipolwandler strahlt mit gleicher Intensität von der Vorder- und Rückseite seiner Membran ab, aber die Ausgänge sind gegenphasig. Infolgedessen treffen sich Schallwellen, die sich zu den Seiten hin ausbreiten, am Rand des Lautsprechers und heben sich auf. Dies und die relativ große Größe eines typischen elektrostatischen Paneels führen dazu, dass die seitliche Ausgangsleistung im Vergleich zu einem herkömmlichen Lautsprecher sehr gering ist, was wiederum die Reflexionen an den Seitenwänden minimiert, die dazu neigen, Klangdetails und Stereoabbildung zu verwirren. Während die Reduzierung der seitlichen Ausgabe zu der erstaunlichen Klarheit beiträgt, für die Elektrostaten verehrt werden, öffnet und vertieft die von der Wand hinter dem Lautsprecher reflektierte Energie den Klang.

Die Herausforderungen von Elektrostaten

Warum also wird die Welt auf den Kopf gestellt? Warum stellen nicht alle Lautsprecherfirmen Elektrostatik her? Betrachten Sie diese Liste von Problemen, mit denen sich ein Entwickler von elektrostatischen Lautsprechern auseinandersetzen muss:

Dynamik. Die Herstellung eines elektrostatischen Wandlers mit dem Wirkungsgrad und der Ausgangsleistung, die bei herkömmlichen elektromagnetischen Treibern als selbstverständlich gelten, erfordert sehr intensive elektrostatische Felder. Das bedeutet, dass die eng beieinander liegenden Statoren und die Membran auf Tausende von Volt aufgeladen werden müssen. Je näher gegensätzlich geladene Elemente aneinander gebracht werden und je stärker die Ladungen auf ihnen sind, desto grösser ist die Wahrscheinlichkeit einer pyrotechnischen elektrischen Entladung. Ein solcher Lichtbogen zwischen Membran und Stator kann sowohl den Lautsprecher als auch den ihn antreibenden Verstärker ernsthaft beschädigen. Leider nähert sich die Membran einem Stator genau dann am nächsten, wenn die Ladungsdifferenz zwischen ihnen (und zwischen den beiden Statoren selbst) am grössten ist - wenn ein lautes Signal seinen Höhepunkt erreicht!

Bass. Bei niedrigen Frequenzen, wenn die Wellenlängen im Verhältnis zur Plattenbreite groß werden, neigen die phasenverschobenen Signale von entgegengesetzten Seiten der Membran dazu, sich zu umschlingen und sich gegenseitig auszulöschen. Wie alle echten Dipol-Lautsprecher (nicht zu verwechseln mit Quasi-Dipol-Surrounds mit konventionellem Treiber) neigt die Elektrostatik daher zu schwachen Bässen. Die Vergrößerung der Paneele hilft dabei ebenso wie bei dem oben besprochenen Ausgangs-/Effizienzproblem, aber es gibt eine praktische Grenze.

Höhenabstrahlung. Die Kehrseite der Medaille der Plattengröße: Wenn ein Schall eine Wellenlänge hat, die im Verhältnis zur Größe der Lautsprechermembran, die ihn wiedergibt, klein ist, strahlt er eher über einen engen Winkel ab, als dass er sich weit in den Raum ausbreitet. Solch ein hochfrequentes "Abstrahlen" ergibt einen sehr kleinen Sweet Spot, an dem der Zuhörer sitzen und die richtige tonale Ausgewogenheit hören kann, und das oft zu einer trockenen, sterilen Klangqualität. Da jede andere Überlegung die Elektrostatik in Richtung größerer Platten drängt, ist das Hochtonstrahlen ein ernsthaftes Problem.

Triumph der Technologie

Auf alle diese Probleme gibt es zum Glück Antworten und durch jahrzehntelange Arbeit und endloses Research and development, leiden die elektrostatischen Lautsprecher von MartinLogan leiden nicht unter den oben beschriebenen Problemen. Nicht weil Martin Logan zaubern kann, sondern weil sie sich genug um die Qualitäten, die elektrostatische Lautsprecher auszeichnen, gekümmert haben, um wirklich hart an der Überwindung der verschiedenen Hindernisse zu arbeiten. Im folgenden werden nur die High Lights erwähnt:

Hightech-Beschichtungen und MicroPerf-Statoren

Dank den hochentwickelten Membranbeschichtungen von Martin Logan und der fortschrittlichen Statorisolierung für die Luft- und Raumfahrt können MartinLogan-Paneele außergewöhnlich starke Ladungen ohne Lichtbogenbildung aufnehmen. Darüber hinaus vergrößern die MicroPerf-Statoren der neuen XStat-Wandler die freiliegende Membranfläche erheblich (ohne Beeinträchtigung der Statorsteifigkeit), so dass sie die Dynamik und Tieffrequenzausdehnung herkömmlicher Platten in doppelter Größe liefern können.

Hybridbauweise

Obwohl die Martin Logan Panel-Technologien es ihnen ermöglichen, bis zu tieferen Frequenzen zu arbeiten als alle anderen extrem großen herkömmlichen elektrostatischen Lautsprecher, können auch sie tiefe Bässe nicht so effektiv wiedergeben wie ein herkömmlicher Lautsprecher ähnlicher Größe. Die Lösung besteht darin, die tiefsten Frequenzen mit einem sehr hochwertigen dynamischen Tieftöner zu reproduzieren. Dies war schon immer ein kniffliges Unterfangen, da die Wandlertechnologien und Abstrahlcharakteristiken für die beiden Elemente eines elektrostatischen Hybridlautsprechers so unterschiedlich sind. Ein dynamischer Tieftöner strahlt omnidirektional ab, während ein elektrostatisches Paneel, das ein Dipol ist, in einem ganz eigenen Muster abstrahlt. (Abbildung 8). Darüber hinaus haben andere Firmen, die solche Hybride hergestellt haben, oft so etwas wie einen Napoleon-Komplex ausgestellt, indem sie die Leistung des Tieftöners überbetonten, um ihre Lautsprecher-Männlichkeit zu beweisen. Das Ergebnis dieser fehlgeleiteten Strategie ist ausnahmslos ein dicker, praller Bass, der Details im Mitteltonbereich verdeckt und damit einen der Hauptgründe für den Bau eines elektrostatischen Lautsprechers zunichte macht. So etwas macht Martin Logan nicht. Stattdessen sind die Lautsprecher mit extrem leistungsstarken Tieftönern ausgestattet, die über sorgfältig zugeschnittene, genau berechnete Netzwerke aus hochwertigen Komponenten über die elektrostatischen Platten geführt werden. Niedrige Trennfrequenzen, phasen- und amplitudenoptimierte Frequenzweichen und kritisch bedämpfte Tieftöner sorgen für einen nahtlosen Übergang zwischen den beiden Chassistypen, so dass Lautsprecher entstehen, die wirklich das Beste aus beiden Welten bieten.

ARC System in einigen neuen Martin Logan ESL

Durch die Raumeinmessung über das ARC System kann die Anpassung des aktiven Subwoofers noch weiter optimiert werden und es können Auslöschungen im Raum aktiv verhindert werden, durch die Raumkorrektur.

Curvilinear Line Source-Paneele

Die elektrostatischen CLS-Paneele von MartinLogan sind eine elegante Lösung für das Problem, den bevorzugten Bereich der horizontalen Abstrahlung eines Treibers mit einer großen Membranfläche zu erreichen. Die firmeneigene Vakuum-Klebetechnik, Luft- und Raumfahrtklebstoffe und mühsam entwickelte Konstruktionsmethoden ermöglichen es Martin Logan, Panels mit optimaler horizontaler Krümmung zu bauen, ohne dabei Leistung, Klangqualität oder strukturelle Integrität zu beeinträchtigen. Gleichzeitig behalten CLS-Paneele eine relativ begrenzte vertikale Streuung bei, wodurch unerwünschte Boden- und Deckenreflexionen minimiert werden. Und sie tun dies auf natürliche Weise, ohne auf Tricks wie Multi-Treiber-Arrays oder Hörner zurückzugreifen, die andere eigene Probleme verursachen.

Niemand behauptet, dass MartinLogan-Lautsprecher perfekt sind in allen Belangen - aber, dass sie näher an der Perfektion sind als alle anderen, elektrostatischen Lautsprecher die jemals hergestellt wurden ist keine gewagte These. Weiterhin arbeitet Martin Logan ständig daran, die Speaker noch besser zu machen und um bahnbrechende neue Technologien, wie das ARC System zu erweitern. Der Beweis der Technik liegt im Zuhören. Wir ermutigen Sie, die Kreationen von martin Logan in unserem hause zu live zu hören und wir glauben, Sie werden sie als eine besondere und lohnende Erfahrung empfinden.

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