Kapitel 1.1: Historie des Lautsprechers

Wir finden Lautsprecher in allen Bereichen unseres Lebens. Dabei denkt man sicher zuerst an die Hifi-Anlage, doch viel öfter nutzen wir Lautsprecher in Telefonen/Handys, Walkman und MP3-Player. Wir werden meist unbewusst beim Einkaufen im Shopping-Center mit Lautsprechern konfrontiert und so weiter. Die folgenden Personen haben auf den ersten Eindruck nur zweitrangig mit Lautsprechern zu tun aber haben sich alle mit der Reproduktion von Schall beschäftigt. Zu diesem Zeitpunkt wurde gerade das Telefon erfunden und so musste der Schall auch irgendwie wiedergegeben werden.

Antonio Meucci (* 13.04.1808 - † 18.10.1896)

Der gesundheitliche Zustand von Antonio Meuccis Frau führte dazu das Zimmer nicht mehr verlassen zu können. Daraufhin entwickelte er 1854 eine Fernsprechverbindung um zwischen den Zimmern kommunizieren zu können.
Durch den Verlust seines Vermögens durch Spekulationen verlor er seine wirtschaftliche Unabhängigkeit. 1866 erlitt er bei einer Dampfkesselexplosion schwere Verbrennungen. Seine dreimonatige Arbeitspause führte zum Verlust seines Arbeitsverhältnisses. Seine Frau und er waren gezwungen einige seiner Erfindungen zu verkaufen, darunter auch seine Fernsprechverbindung. Dennoch verbesserte er seine Entdeckung und versuchte es 1871 als Patent anzumelden. Er konnte jedoch die Summe nicht aufbringen und so lief zwei Jahre später sein vorläufiges Patent aus.
Auch der Versuch mit der Western Union Telegraph Company von Alexander Graham Bell erwies sich als Fehler. Nachdem die Kontaktaufnahme zu nichts führte forderte er 1874 seine Geräte und Unterlagen zurück. Angeblich waren diese aber verloren gegangen. A. Meucci verklagte einige Jahre später A.G. Bell auf die Patente, doch gelang es ihm nicht diese oder finanzielle Entschädigung zu bekommen.
Schwacher Trost ist die Erklärung des US-Kongress in der Resolution von 2002. In der wird der verarmt gestorbene A. Meucci als Erfinder und erster Patentinhaber des Telefons genannt.

Johann Philipp Reis (*07.01.1834 - †24.01.1874)

J.P. Reis lehrte 1860 Friedrichsdorfer Institut Garnier Physik und entwickelte in der Zeit die elektrische Sprachübermittlung. Er nannte es das Telephon, zwei griechische Begriffe für fern (têle) und Stimme (phoné). Im Jahr 1861 gelang es J.P. Reis Membranschwingungen mit elektrische Ströme zu koppeln. Dabei wurde eine Membran aus Schweinedünndarm mit einem Platinkontakt versehen. Der zweite Kontakt war fest auf einer Trägerplatte unterhalb der Membran angeordnet. Durch den Luftdruckwechsel beim reden wurde die Membran in Schwingung versetzt und dabei berührten sich die beiden Kontakte. Jetzt konnte ein Strom aus einer Batterie zum Empfänger weiter geleitet werden. Der Empfänger bestand aus einer Spule mit einem Metallstab. Durch den unterbrechenden Strom in der Spule konnte der Metallstab in Schwingung gesetzt werden.
Mit dieser Endeckung konnte er Klänge und Sprache über eine Distanz von knapp 100m übertragen. Trotz Vorführung vor dem Physikalischem Verein in Frankfurt, bei dem zur leichteren Überprüfung sinnlose Sätze in den Sender gesprochen wurden, blieb seine Endeckung unbeachtet. Der Hintergrund der Sinnlosen Sätze waren erste Versuche, bei denen der Schwager von J.P. Reis im Garten der Schule aus einem Buch vorlas und J.P. Reis die Sätze wiederholte. Der Lehrerkollege Heinrich Friedrich Peter wandte ein er würde das Buch auswendig kennen und ging selber in den Garten um einen sinnlosen Satz in Sender zu sprechen. Dieser konnte zwar nicht 100% wiedergegebne werden, dennoch reichte es als Beweis aus.
J.P. Reis verfolgte nicht die Weiterentwicklung und Vermarktung und starb im Alter von 40 Jahren an den Folgen seiner Tuberkulose Erkrankung.

Elisha Gray (*02.08.1835 - †21.01.1901)

1867 reichte E. Gray sein erstes Patent für ein telegraphisches Gerät ein. Wenige Jahre später, 1875, begann E. Gray mit seinen Versuchen mit der elektrischen Übertragung von Tönen. 1876 reichte er mit einem Patenteintrag die Ergebnisse seiner Versuche ein. Der Antrag wurde jedoch abgelehnt. Alexander Graham Bell hatte am gleichen Tag nur zwei Stunden vorher eine Patent-Anmeldung vorgelegt in der er eine entsprechende Idee beschrieb.
E. Gray versuchte vergeblich mit der verbündeten Western Electric Company gegen das Patent von A.G. Bell vorzugehen. A.G. Bell kam es zugute das bei der Patentanmeldung keine funktionierende Konstruktion mehr vorgelegt werden musste.

Alexander Graham Bell (*03.03.1847 - †01.08.1922)

1873 erkannte er, dass die Komplexität einer Stimme nicht einfach durch Unterbrechung von Strom übertragen werden konnte. Er erkannte, dass auf den Grundlagen von Michael Faraday (*1791 - †1867) zur elektromagnetischen Induktion, eine fortlaufende Änderung des Stroms nötig ist. Sein Fachwissen reichte aber nicht aus um diesen Lösungsansatz umsetzen zu können.
Erst die Versuche seines Angestellten Thomas A. Watson (*18.01.1854 - †13.12.1934) gelang ihm ein Apparat zu bauen, der Schwingungen einer Membran in elektrisch schwankenden Strom wandeln konnte. Dabei baute Alexander Graham Bell auf der Idee von P. Reis auf. Sein Prinzip war dabei eine Membrane war mit einen Draht zu verbinden und in eine Säure zutauchen. Durch die Schwingungen veränderte sich die Eintauchlänge des Drahtes in der Säure. Damit wurde der Strom, der zu dem Empfänger weiter geleitet wurde, verändert. Ein großer Vorteil gegenüber der Erfindung von J.P. Reis war, dass die Erfindung ohne Batterie auskam und zudem noch eine höhere Reichweite besaß. Er reichte 1876 sein Apparat zum Patent ein, zwei Stunden vor E. Gray.
A.G. Bell war sich der Bedeutung dieser Arbeit durchaus bewusst und gründete 1877 die Bell Telephone Company. Er konnte alle Rechtstreitigkeiten um die Erfindung des Telefons mit E. Gray gewinnen, da sich die Gerichte immer auf das Patent berufen haben. Damit wurde nicht nur E. Gray sondern auch P. Reis der Status des Erfinders des Telefons abgesprochen.
Ein Telefon nach dem Patent konnte A.G. Bell jedoch nie verwirklichen und mußte sich immer wieder auf die Ideen von E. Gray versteifen. In der 2002er-Resolution wird A.G. Bell zum Betrüger erklärt.

Thomas Alva Edison (*11.02.1847 - †18.10.1931)

1877 erfand Thomas Alva Edison den Phonographen (griechisch: phono=Schall; graph=Schreiber). Er hörte das erste mit seiner eigenen Stimme gesprochene und aufgenommene Wort über seinen Phonograph. Dabei wurde mittels einer Membrane die mechanische Bewegung einer Nadel, die über ein Stanniolblatt glitt, aufgenommen und in Schall gewandelt. Auf dem Stanniolblatt waren, wie bei einer Schallplatte, kleine Rillen mit Vertiefungen und Erhöhungen. Durch einen Trichter wurde der Schall verstärkt. Somit war noch keine elektrische Energie nötig.
1878 meldete er seine Erfindung zum Patent an und entwickelte es immer weiter. >-- 1877 Kohlemikrofon --<

Emil Berliner (*20.05.1851 - †03.08.1929)

Emil Berliner meldete 1877 seine Erfindung für ein Mikrofon an. Zu dieser Zeit arbeitete er für die Bell Company. 10 Jahre später meldete er ein Patent auf ein Grammophon (griechisch: grommein=schreiben; phone=Stimme) mit scheibenförmigen Tonträgern an. Der Vorteil zu der Erfindung von T.A. Edison war die einfachere Vervielfältigung und damit wurden die Scheiben für die breite Masse erschwinglich. Noch wurde der Schall mechanisch auf eine Membran geleitet und mit Hilfe eines Trichters verstärkt.

Ernst Werner von Siemens (*13.12.1816 - †06.12.1892)

1874 beschrieb E. W. v. Siemens als erster den dynamischen Lautsprecher. Er bezeichnete es als Signalumformer. Dabei beschreibt er eine kreisförmige elektrische Spule die sich axial in einem festen Magnetfeld bewegt. Als das Patent von A.G. Bell 1877 für das Telefon eingereicht war reichte E. W. v. Siemens sein Patent für seinen beweglichen Spulentransformator ein. Des weiteren beschreibt er in seiner Arbeit eine Konusmembran mit einem exponentialem Horn. Das war das erste Lautsprecher Horn der Geschichte. Ernst Werner von Siemens erhielt 1878 sein Patent auf den elektrodynamischen Lautsprecher. 1889 stellte E. W. v. Siemens einen Lautsprecher, der ursprünglich für ein Telefon entwickelt worden war und stolze 33kg wog, in der Berliner Polytechnischen Gesellschaft vor.
Zu dieser Zeit fehlte es aber noch an Verstärkern um seine Konstruktion nutzen zu können. Damit wurde der Siegeszug verhindert.

Sir Oliver Joseph Lodge (*12.06.1851 - †22.08.1940)

Im Jahre 1898 reichte Sir Oliver Lodge ein Patent für einen verbesserten Lautsprecher ein. Dabei nutzte er einem nichtmagnetischen Abstandshaltern um den Luftspalt zwischen den Magnetpolen und der Schwingspule aufrecht zu halten. Der klang war noch recht primitiv und der Aufbau sehr umständlich. So hatte der Versuchsaufbau noch eine feststehende Spule und einen beweglichen Eisenkern. Die Schwingspule war mit Stäben an eine flach eingespannte Membran gekoppelt damit die Schallabstrahlung nur durch die Membran erfolgen sollte.

Edward Washburn Kellogg (*18.10.1790 - †29.05.1960)

und Chester Williams Rice (*16.12.1888 - †1951)

Im Jahre 1925 entwickelten die beiden Entwickler von Western Electric den heute noch gängigen dynamischen Lautsprecher. Dabei war die Schwingspule bereits beweglich und mit dem Lautsprecherkonus verbunden. Der Konus wurde bewusst gewählt um eine steife aber leichte Membranform zu erhalten. Der zylindrische Spulenkörper war aus Papier und die Zentrierung erfolgte mit weichem Leder.

Paul G. A. H. Voigt (*09.12.1901 - †09.02.1981)

Das große Problem der Zeit waren die Magnete. Der Brite hat zunächst, in seiner 1927 gegründeten Firma Lowther Voigt Ltd., Lautsprecher mit Elektromagneten gebaut. 1936 stellte er einen Lautsprecher mit Permanent Magnet vor.

Albert Neville Thiele (*04.12.1920)

und Richard H. Small (*1935)

Erst in den Anfängen der 50er Jahre untersuchten der Australiers Albert Neville Thiele und der US-Amerikaners Richard H. Small die Wechselwirkung zwischen einem Lautsprecher und dem Gehäuse. Die daraus Resultierenden Erkenntnisse sind heutzutage die Grundlage einer jeden Lautsprecherentwicklung. Dabei beschreiben die nach den beiden benannten Parametern das grundsätzliche Verhalten eines Lautsprechers wenn der Betriebspunkt nahe der Eigenresonanz betrieben wird. Zudem werden neben den physikalischen Größen aber auch die Größen des Antriebssystems beschrieben. Die Größen des Antriebssystems sind u.a. der Magnet, Schwingspulendurchmesser, Membrandurchmesser, etc..