Plasmahochtöner

Ein Plasmahochtöner ist ein Hochtonlautsprecher ohne Membran. Die Schwingung wird durch eine Plasmaflamme erzeugt.

Plasmahochtöner mit geöffnetem Frontgitter.

Obwohl er auch oft Teslahochtöner genannt wird, wurde der Plasmahochtöner weder von Nikola Tesla erfunden, noch gebaut. Er nutzt lediglich oft von Tesla erfundene oder geprägte Bauteile wie die Resonanzspule. Diese ist eine Teslaspule.

Funktionsprinzip

Plasmahochtöner

Beim Ionenlautsprecher oder Plasmahochtöner wird die physikalische Eigenschaft der Luft genutzt, sich beim Erwärmen auszudehnen. Dazu wird mit einem Hochspannungsverstärker zwischen einer Messing-Anode und einer Messing-Kathode in einem Glasröhrchen ein leuchtendes Luftplasma erzeugt, dessen Volumen sich im Takt der Musik verändert.

Ionenhochtöner

Es werden auch Ionenhochtöner gebaut, die mit Hochfrequenz arbeiten, die Entladung wird von einer Wolframspitze direkt an die Umgebungsluft abgegeben. Der Ionenhochtöner für sich kommt theoretisch dem idealen Hochtonschallwandler sehr nahe, da seine Membran (Luft) so gut wie massefrei arbeitet und bei ihm auch keine Partialschwingungen (Verbiegungen) auftreten können, die zu den klanglichen Verfärbungen normaler Membranmaterialien führen. Ausgeführt ist der Hochtöner entweder als Rundstrahler (Magnat, entwickelt vom Physiker Dr. Siegfried Klein) oder mit einem Hornvorsatz für einen höheren Schalldruck.

Ein Ionenhochtöner funktioniert indem ein Hochfrequenzoszillator amplitudenmoduliert wird. Dies macht man auch, um ein Tonsignal in die Sendefrequenz eines Rundfunksenders „einzubetten“. Allerdings wird die Hochfrequenz, die bei einem Radiosender über eine Antenne abgestrahlt würde, bei einem Plasmahochtöner in die Resonanzspule gegeben. Durch die Resonanzspule wird die Spannung auf 10-20 kV hoch transformiert, der Spannungsbauch liegt am Ende der Spule. Dort wird eine Elektrode angeschlossen. Durch die hohe Spannung an dieser Elektrode wird die Luft ionisiert, so stark, dass eine Plasmaflamme sichtbar wird. Diese Erscheinung aus ionisiertem Gas nennt man auch Koronaentladung.

Die Amplitudenmodulation erfolgt mit dem Musiksignal. Daher ist die Betriebsspannung des Oszillators vom Takt der Musik abhängig. Somit schwankt auch die Energie, die von der Resonanzspule über die Elektrode abgestrahlt wird und proportional dazu schwankt auch die Flammengröße.

Durch die Änderung des Volumens der Flamme, entsteht eine „Vibration“ und erzeugt einen Ton (beim normalen Lautsprecher würde hierfür die Membran vibrieren). Da die Flamme quasi keinerlei Widerstand hat, gibt es im Idealfall keine Störgeräusche, keine Klangverfälschungen durch Aufhängungen und kein Anlaufen der Vibrationen (Vor- und Nachschwinger).

Ein ähnliches Prinzip wird auch bei modulierten Tesla-Transformator benutzt. Auch mit ihnen kann ein Ton erzeugt werden.

Eigenschaften

Der lineare Frequenzgang ist messbar von 2500 Hz bis 100.000 Hz (weiter gehen die üblichen Messmikrofone nicht; Schätzungen gehen bis 800.000 Hz). In der Praxis ist es allerdings schwierig, diesen Hochtöner mit derzeit verfügbaren Mittel- und Tieftonsystemen so zu kombinieren, dass ein homogenes und annähernd natürliches Klangbild entsteht. Hierbei unterscheidet sich die omnipolare Version stark von der durch Horn gebündelten Variante. In einem Lautsprechersystem für Wohnräume sollten zumindest die Mitteltöner eine identische Richtcharakteristik aufweisen. Problematisch an dieser Schallwandlungsmethode ist weiterhin, dass durch das starke, ionisierende Feld größere Mengen Stickoxide erzeugt werden, die in Wechselwirkung mit dem Luftsauerstoff Ozon bilden. Durch den Einsatz von Katalysatoren in modernen Konstruktionen lässt sich die bei älteren Systemen deutliche Geruchsbelästigung inzwischen fast vollständig vermeiden. Gesundheitliche Schäden – auch bei längerem Betrieb – sind dabei nicht zu erwarten.

Literatur

• Nikola Tesla: Meine Werke 6 Bde. Michaels-Verlag ISBN 3-89539-247-2
• Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig 2006, ISBN 3-446-40198-9
• Wolfgang-Josef Tenbusch: Grundlagen der Lautsprecher. 1. Auflage, Michael E. Brieden Verlag, Oberhausen 1989, ISBN 3-980-1851-0-9

Weblinks

• Magnat-Plasma-Hochtöner
• Baupläne
• Vollständige Beschreibung eines Plasma-Mittel-und Hochtöners mit hoher Leistung, der in einem Klangkunst-Projekt eine Kunsthalle beschallt hat
• Guide de réalisation d'un Plasma Speaker (ClubElek) in französischer Sprache
• Über den ersten Plasmahochtöner Ionovac von DuKane in englischer Sprache