Elektrostatische (ESL) theorie

Waarom zou je je drukmaken? Sommige mensen (en de meeste luidsprekerfabrikanten) vragen zich af waarom iemand elektrostatische luidsprekers zou maken als conventionele luidsprekers zoveel gemakkelijker te ontwerpen en te bouwen zijn. Het zou een domme vraag zijn als gewone dynamische luidsprekers allemaal slecht presteren, maar dat is nauwelijks het geval. Voor toepassingen kan de huidige elektrostatische technologie niet goed overweg (subwoofers, om een extreem voorbeeld te nemen), zelfs wij gebruiken andere benaderingen. Kegels en koepels hebben nog steeds hun plaats.

Waar mogelijk gaan we echter elektrostatisch. Het is een speciaal soort luidspreker, in staat tot buitengewone, dwingende realistische reproductie. In bepaalde cruciale opzichten zijn goede elektrostatische luidsprekers gewoon beter dan al het andere dat beschikbaar is. Hoor MartinLogan-elektrostaten, correct opgesteld in een goede omgeving, en het verschil zal onmiddellijk duidelijk zijn - geen uitleg vereist.

Maar voor degenen die het willen begrijpen en ervaren, hier is het achtergrondverhaal. Hoe werken elektrostatische luidsprekers en wat zijn de voordelen? Net zo belangrijk, wat zijn de problemen en wat heeft MartinLogan gedaan om ze te overwinnen? Dan zul je weten waarom we zoveel succes hebben gehad met deze prachtige sprekers, terwijl bijna niemand anders het zelfs maar probeert.

Hoe elektrostatische luidsprekers werken

Een elektrostatische transducer heeft drie basiscomponenten - stators, diafragma en rondhouten (afstandhouders) - geassembleerd als sandwich. Het membraan is een ultralichte plastic film, geïmpregneerd met een elektrisch geleidend materiaal en strak gespannen tussen de twee stators, die geperforeerde staalplaten zijn die zijn gecoat met een isolator. Wanneer de luidspreker werkt, wordt het membraan opgeladen tot een vaste positieve spanning door een hoogspanningsvoeding, waardoor een sterk elektrostatisch veld eromheen ontstaat. (Als u zich afvraagt waarom elektrostatische luidsprekers stroomkabels hebben, is er de reden).

De stators zijn ondertussen verbonden met de versterker van het audiosysteem via een step-up transformator. Het converteert de uitgang van de versterker naar een paar hoogspanningssignalen van gelijke sterkte maar tegengestelde polariteit. Dus als de lading op de ene stator steeds positiever wordt, wordt de lading op de andere met exact dezelfde hoeveelheid negatiever. Omdat soortgelijke ladingen afstoten en tegengestelde ladingen aantrekken, zal de positieve lading van het diafragma het naar voren of naar achteren dwingen, afhankelijk van de statorladingen. Wanneer de lading van de voorste stator bijvoorbeeld negatief is en de achterste stator positief, zal het membraan van voren worden getrokken en van achteren worden geduwd en daarom naar voren bewegen. Hoe sterker de ladingen op de stators, hoe groter de membraanverplaatsing. Dit is hoe een elektrostatische transducer een elektrisch audiosignaal omzet in diafragma-beweging om geluidsgolven in de kamer te produceren.

Om het paneel te verstijven (het is erg belangrijk dat alleen het membraan beweegt) en om te voorkomen dat het membraan ooit te dicht bij een stator komt, worden niet-geleidende strips, spars genoemd, in de breedte geplaatst met intervallen langs de lengte van elke stator.

Elektrostatische voordelen ...

De stuurprogramma's in een conventionele luidspreker hebben diafragma's bevestigd aan draadspoelen, spraakspoelen genoemd. Stroom van een versterker stroomt door deze spoelen, waardoor een fluctuerend elektromagnetisch veld ontstaat dat samenwerkt met het veld van een vaste permanente magneet om diafragma-beweging en dus geluid te veroorzaken. De spreekspoel hecht aan de omtrek van een koepel of de top van een kegel, wat betekent dat slechts een klein deel van het membraan daadwerkelijk wordt aangedreven; de rest moet volgen. Als het diafragma niet perfect stijf is, heeft het de neiging om bij sommige frequenties te buigen en te resoneren, wat vervorming en ongelijke respons veroorzaakt. Vooral tweetermembranen moeten echter licht zijn om voldoende efficiëntie en hoogfrequente uitbreiding mogelijk te maken. Het is bijna onmogelijk om aan beide theoretische vereisten tegelijkertijd te voldoen met echte materialen.

Een elektrostatisch diafragma daarentegen wordt uniform over het gehele oppervlak aangedreven, dus het hoeft helemaal niet stijf te zijn - het kan zo licht mogelijk worden gemaakt. (Het diafragma van een MartinLogan-elektrostaat is eigenlijk lichter dan de lucht die het beweegt.) Dat, samen met de vervormingsonderdrukkende push-pull-modus van de transducent, het diafragma in staat stelt om zelfs de meest delicate sonische details met absolute precisie te traceren. Het betekent ook dat de transducer over een uitzonderlijk breed frequentiebereik kan werken zonder over te schakelen naar een andere driver. Akoestische interferentie tussen stuurprogramma's en de faseverschuiving geïntroduceerd door crossover-filters veroorzaken onregelmatigheden in de frequentierespons die bijzonder storend zijn in de middentonen of lage tonen, precies waar crossovers zich meestal in conventionele luidsprekers bevinden.

Gecontroleerde dispersie. Een ander belangrijk kenmerk van een elektrostatische luidspreker is het natuurlijk dipolaire stralingspatroon. Een echte dipool-transducer straalt met gelijke intensiteit uit de voorkant en achterkant van het membraan, maar de uitgangen bevinden zich in de tegenovergestelde fase. Het gevolg is dat geluidsgolven die naar de zijkanten kabbelen elkaar ontmoeten aan de rand van de luidspreker en annuleren. Dat en de relatief grote afmeting van een typisch elektrostatisch paneel zorgen ervoor dat de output aan de zijkanten erg laag is in vergelijking met die van een conventionele luidspreker, die op zijn beurt reflecties van de zijwand minimaliseert die de neiging hebben sonische details en stereobeeldvorming te verwarren. Terwijl de vermindering van de output naar de zijkanten bijdraagt aan de verbazingwekkende helderheid waarvoor elektrostats worden vereerd, opent de energie die wordt gereflecteerd door de muur achter de luidspreker zich en verdiept het geluid.

... en uitdagingen

Dus waarom draait de wereld op zijn kop? Waarom maken niet alle sprekerbedrijven elektrostatica? Overweeg deze lijst met problemen waarmee een ontwerper van elektrostatische luidsprekers te maken heeft:

Dynamics. Het maken van een elektrostatische transducer met de efficiëntie en uitvoercapaciteit die bij conventionele elektromagnetische drivers als vanzelfsprekend wordt beschouwd, vereist zeer intense elektrostatische velden. Dat betekent dat de dicht op elkaar staande stators en het membraan worden opgeladen tot duizenden volt. Hoe dichter tegengesteld geladen elementen naar elkaar toe worden gebracht en hoe sterker de ladingen daarop, hoe groter de kans op een pyrotechnische elektrische ontlading. Een dergelijke boog tussen membraan en stator kan zowel de luidspreker als de versterker die deze aanstuurt ernstig beschadigen. Helaas benadert het membraan het dichtst bij een stator precies op het moment dat het ladingsverschil tussen hen (en tussen de twee stators zelf) het grootst is - wanneer een luid signaal zijn hoogtepunt bereikt!

Bas. Bij lage frequenties, terwijl golflengtes groot worden ten opzichte van de paneelbreedte, hebben de uit-fase signalen van tegenovergestelde zijden van het membraan de neiging om rond te lopen en elkaar op te heffen. Dus zoals alle echte dipool-luidsprekers (niet te verwarren met quasi-dipool-surrounds met conventionele driver), zijn elektrostatica gevoelig voor zwakke bassen. Het vergroten van de paneelgrootte helpt hierbij, evenals met het hierboven besproken output / efficiëntieprobleem, maar er is een praktische limiet.

Treble dispersie. De andere kant van de munt van het paneelformaat: wanneer een geluid een golflengte heeft die klein is in verhouding tot de grootte van het luidsprekermembraan dat het reproduceert, heeft het de neiging om over een smalle hoek uit te stralen in plaats van zich wijd in de ruimte te verspreiden. Zulke hoogfrequente "beaming" levert een zeer kleine sweet spot op waar de luisteraar kan zitten en de juiste toonbalans kan horen en vaak tot een droge, steriele geluidskwaliteit. Aangezien elke andere overweging elektrostatica in de richting van grotere panelen duwt, is treble beaming een serieus probleem.

Eh, misschien moeten we gewoon wat kegels en koepels in een doos gooien en het een dag noemen.

Triomf van technologie

Nou, nee, dat hebben we nog nooit gedaan, en we gaan nu niet beginnen, omdat MartinLogan elektrostatische luidsprekers geen last hebben van de hierboven beschreven problemen. Niet omdat we tovenaars zijn, maar omdat we genoeg om de kwaliteiten gaven die elektrostatische luidsprekers bijzonder maken om echt hard te werken om de verschillende obstakels te overwinnen. We gaan hier gewoon de hoogtepunten bereiken; meer details zijn beschikbaar in de individuele productbeschrijvingen.

Hightech coatings en MicroPerf-stators. Profiteer van onze geavanceerde membraancoatings en geavanceerde ruimtevaartstatorisolatie, MartinLogan-panelen kunnen uitzonderlijk sterke ladingen ondersteunen zonder vonken. Bovendien vergroten de MicroPerf-stators van onze nieuwe XStat-transducers het blootgestelde membraanoppervlak aanzienlijk (zonder de statorstijfheid in gevaar te brengen), waardoor ze de dynamiek en laagfrequente uitbreiding van traditionele panelen tweemaal zo groot kunnen leveren.

Hybride ontwerp. Hoewel onze paneeltechnologieën hen in staat stellen op lagere frequenties te werken dan iets anders dan een extreem grote traditionele elektrostatische, kunnen ze diepe bassen niet zo effectief reproduceren als een conventionele luidspreker van vergelijkbare grootte. Onze oplossing is om de laagste frequenties weer te geven met een dynamische woofer van zeer hoge kwaliteit. Dit is altijd een lastig voorstel geweest, aangezien de transducentechnologieën en stralingspatronen voor de twee elementen van een hybride elektrostatische luidspreker zo verschillend zijn. (Een dynamische woofer straalt omnidirectioneel uit, terwijl een elektrostatisch paneel, een dipool, straalt in een ongeveer figuur 8-patroon.) Bovendien hebben andere bedrijven die dergelijke hybriden hebben gemaakt vaak iets van een Napoleon-complex tentoongesteld, waarbij de output te zwaar werd benadrukt van de woofer in een schijnbare poging om hun luidspreker mannelijkheid te bewijzen. Het resultaat van die misleidende strategie is steevast dikke, turgid bas die midrange details verdoezelt, waardoor een van de belangrijkste redenen voor het bouwen van een elektrostatische luidspreker om te beginnen wordt uitgewist. Dat doen wij niet. In plaats daarvan hebben onze luidsprekers extreem krachtige woofers, gekruist over de elektrostatische panelen via zorgvuldig op maat gemaakte, nauwkeurig berekende netwerken gemaakt met componenten van topkwaliteit. Lage crossover-frequenties, fase- en amplitude-geoptimaliseerde crossovers en kritisch gedempte woofers zorgen voor een naadloze overgang tussen de twee soorten stuurprogramma's, wat luidsprekers oplevert die echt het beste van beide werelden bieden.

Kromlijnige lijnbronpanelen. De CLS-elektrostatische panelen van MartinLogan zijn een elegante oplossing voor het probleem van het bereiken van het gewenste bereik van horizontale dispersie van een driver met een groot membraanoppervlak. Onze gepatenteerde Vacuum Bonding-techniek, aerospace-lijmen en ijverig ontwikkelde constructiemethoden stellen ons in staat om panelen te bouwen met een optimale horizontale kromming, maar zonder in te leveren op prestaties, geluidskwaliteit of structurele integriteit. Tegelijkertijd behouden CLS-panelen een relatief beperkte verticale spreiding, waardoor ongewenste reflecties van vloer en plafond worden geminimaliseerd. En dat doen ze natuurlijk, zonder hun toevlucht te nemen tot trucs zoals multi-driver arrays of hoorns, die andere eigen problemen veroorzaken.

We beweren niet dat MartinLogan-luidsprekers perfect zijn - alleen dat ze dichter bij perfectie zijn dan alle andere die ooit zijn gemaakt. En we werken er constant aan om ze te verbeteren. Het bewijs van de engineering zit in het luisteren. We moedigen u aan om auditie te doen voor ons werk; we geloven dat je het een speciale en lonende ervaring zult vinden.