Arioso_Si-Mikrolautsprecher-vor-In-Ear-Kopfhörer

Silizium-Mikrolautsprecher vor einem drahtlosen In-Ear-Kopfhörer. (Bild: Arioso Systems)

Drahtlose In-Ear-Kopfhörer liegen zwar im Trend, sind aber noch vergleichsweise groß und viele Komponenten entladen den Akku schnell, was Internet-Konnektivität, Bezahlfunktionen und andere smarte Funktionen einschränkt. Denn intelligente Funktionen benötigen viel Rechenleistung und somit Platz und Strom. Die 10 bis 20 mm2 kleinen Mikrolautsprecher der Arioso Systems hingegen eignen sich gut für künftige Anwendungen in Hearables wie Simultanübersetzung, Bezahlfunktionen und weitere sprachbasierende Internetdienstleistungen. Auch die sprachgesteuerte Überwachung von Körperfunktionen ist möglich. Die Lautsprecher lassen sich mit üblichen CMOS-Verfahren in Großserie produzieren, sind also leicht für den Massenmarkt skalierbar. Mit der Entwicklung adressiert Arioso daher insbesondere große OEMs und Internetdienstleister.

Größenvergleich_MEMS-Mikrolautsprecher_Ein-Cent-Münze
Der MEMS-Mikrolautsprecher im Größenvergleich zu einer Ein-Cent-Münze (Bild: Arioso Systems)

Schall entsteht im Innern des Siliziumchips

Das Schallwandlerprinzip basiert auf der NED-Technologie (Nanoscopic Electrostativ Drive). Statt einer Membran besitzt der MEMS-Schallwandler eine Vielzahl von 20 μm dünnen Biegebalken im Volumen des Siliziumchips. Durch Öffnungen an der Ober- und Unterseite des Chips entweicht Luft aus den Kammern und strömt in die Kammern nach, in denen sich elektrostatische Aktoren bewegen. Das Anlegen einer Audiosignalspannung regt diese NED-Aktoren zum Schwingen an, die Schwingungen sind als Schall hörbar. Die Biegebalken in Lamellenform bewegen sich aufeinander zu und drücken die Luft nach oben und unten hinaus, wodurch im Ohr Druckschwankungen entstehen, die hörbar sind. Das Trommelfell wird im Prinzip wie mit einer Luftpumpe direkt bewegt. So entsteht bei einer Größe von nur 10 mm² ein Schalldruckpegel von etwa 120 dB bei guter Klangqualität.

Da die Komponenten direkt im Siliziumchip integriert sind, nehmen sie nur wenig Fläche ein und verbrauchen weniger Energie als herkömmliche Lautsprecher. Die Akkulaufzeit lässt sich um mehrere Stunden verlängern. Der Verzicht auf äußere bewegliche Teile wie eine Membran schafft Platz und in der Produktion entfallen zusätzliche Montageschritte. Innerhalb der nächsten zwei bis drei Jahre sollen die MEMS-Mikrolautsprecher, die als Prototyp vorliegen, vom Labor- in den Technikumsmaßstab hochskaliert werden.

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