De woofer
In een luidspreker is de woofer de harde werker. De woofer wordt gebruikt voor de weergave van de laagste tonen in een luidsprekerkast. Daarnaast kan de woofer ook dienst doen als weergever van midden-tonen bij een tweeweg systeem. Vooral bij deze dubbelfunctie (laag en midden) moet de woofer geen bijgeluiden vertonen. Best lastig als je bijvoorbeeld tweeduizend keer per seconde moet kunnen trillen terwijl er ook nog lage tonen weergegeven moeten worden. Het juiste materiaal voor de conus speelt een belangrijke rol. Van papier tot wie weet wat. De zoektocht blijft doorgaan en de resultaten worden steeds beter. Vooral het bijgeluid van het materiaal zelf wordt steeds minder. Zo komt geluid zuiverder over of het nu digitaal of analoog is van oorsprong. Winst voor beide.
Woofer
De laag woofer
In een drieweg systeem (laag-midden-hoog) zal de woofer enkel worden ingezet om het laagste deel weer te geven. Het voordeel is dat er dan een grote woofer gebruikt kan worden. Deze kan bewegingen tot bijvoorbeeld 250 Hertz* makkelijk weergeven. Door de grote oppervlakte ontstaat er meer geluidsdruk en daarmee een omvangrijker geluid. Deze grote woofer heeft wel moeite met het weergeven van hogere frequenties. Dit door de hoge massa van de conus (te zwaar om snel te kunnen bewegen). Daarom wordt er een filter toegepast om alle frequenties boven het kritieke punt (in dit geval 250 Hz) tegen te houden. Al die “overbodige” hoge frequenties zouden enkel vreemde bijgeluiden produceren, dus weg ermee.

(*Hertz / Hz = trillingen per seconde = frequentie)

De midden+laag woofer
Het is niet verwonderlijk dat een woofer die zowel lage als midden-tonen moet kunnen weergeven nooit te groot mag zijn (vaak maximaal 6 inch*). Deze moet immers tot zo’n 2500 Hertz kunnen trillen voordat de hogere tonen worden overgenomen door de tweeter. De massa van mid-laag conus moet daarom laag zijn (licht in gewicht). Hoewel deze “mid-woofers” prima lage frequenties kunnen weergeven, is de geluidsdruk lager dan die van een aparte grotere laag-woofer. De oppervlakte van de conus is onvoldoende om een grote ruimte te vullen met krachtige diepe bas. Natuurlijk zijn er luidsprekers met grotere mid-laag conussen (8 inch en groter) die toch bestaan uit slechts twee units (woofer en tweeter). Toch is aan te merken dat de midden-tonen dan minder verfijnd klinken. De winst aan krachtiger laag maakt zo’n model dan weer wel aangenaam voor een grotere ruimte. Het is dus een afweging. Om de beperking in midden-tonen te compenseren is een drie-weg systeem de uitkomst. Deze bestaat uit een laag, midden en hoog deel.

(1 inch = 2,54 centimeter)

2-weg | 3-weg luidsprekers
Woofer materiaal
Zoals eerder beschreven is de massa van een conus bepalend voor de optimale weergave van de beoogde frequentie. Een lichte kleine conus kan ook goed midden-tonen weergeven. Een zware grote conus zal enkel ingezet worden voor lage tonen. Het gebruikte materiaal speelt daarbij ook een grote rol. Het is niet mogelijk om een woofer-conus te dun te maken om gewicht te besparen. Deze zal dan gaan buigen onder grote stress (grote uitslag). Zie het als een ventilator met te dunne schoepen. Deze vouwen makkelijk weg en bewegen dan niet echt veel lucht.

Papier (traditie)
Een veel gebruikt materiaal is papier (houtvezel/pulp). Een conus kan hiermee dik genoeg worden gemaakt met een redelijk lage massa. Ook is papier goedkoop en dat drukt de prijs van een luidspreker. Een papieren conus klinkt best goed, maar het kan beter. Zeker als het gaat om de stijfheid van de conus. Papier wordt al gauw te dik wanneer de stijfheid moet toenemen. Die toegenomen massa werkt erg vertragend en kost veel energie om te bewegen. Dat is weer belastend voor de versterker.

Polypropeen (modern populair)
Een kunststof zoals Polypropeen heeft een betere verhouding tussen massa en stijfheid. Veel fabrikanten gebruiken het omdat het makkelijk te bewerken is en dat drukt de prijs. Het resultaat valt niet tegen. Een probleem is wel dat het een “eigen geluid” heeft (eigen resonantie). Je zou het nazingen kunnen noemen omdat het materiaal niet optimaal zelf dempend is. Dat hoeft geen groot probleem te zijn. Het valt velen niet eens op omdat de muziek het meestal overstemt (zogezegd). Bij klein vocaal werk en opera is dat nazingen iets duidelijker. Toch kunnen we concluderen dat het veelgebruikte populaire Polypropeen geen straf is. Zeker als het gaat om de duurzaamheid. Het gaat lekker lang mee omdat het niet vochtgevoelig is.

Andere materialen
Kevlar, carbonvezel, glasfiber, polyurethaan, puur hout en veel meer. Je kan het zo gek niet noemen of er is wel een conus van gemaakt. De zoektocht naar licht en stijf zonder bijgeluid zal blijven bestaan. Zo ook bij Focal. Belangrijk is om te begrijpen dat elk materiaal geschikt kan zijn voor een specifieke functie. Een kleine woofer van dun hout kan best mooi klinken. Dit omdat de structuur niet perfect is en daardoor een lage eigen resonantie heeft. Zo zingt een houten fruitschaal minder dan een glazen. Wel is hout erg kwetsbaar. Geweven kevlar is wel sterk en ook niet perfect, wat wederom een lage resonantie oplevert. Helaas is de massa dan weer hoger. Met carbonvezel en glasfiber kunnen gelijkwaardige resultaten worden gehaald. Het zich herhalende thema is dat een zekere “chaos” in de vervaardingen de resonantie tegengaat. Een perfecte plastic conus zal eerder nazingen dan een imperfect geweven conus. Let wel, die imperfectie is gelijkmatig en heeft geen invloed op de algehele werking van de conus. Het is niet zo dat deze ineens scheef gaat trillen.

Composiet materiaal
Focal heeft ingezet op composiet materialen. Een combinatie van lagen of mengsels die tezamen stijfheid garanderen licht zijn en niet resoneren. Onder het motto; als niet bestaat, dan maken we het zelf wel. Het voordeel van zelf samenstellen is dat de eigenschapen aangepast kunnen worden aan het doel. Dikker en steviger voor grote woofers, dun en licht voor mid-woofers. Daarbij kan de samenstelling rekening houden met de resonantie. Meer of minder vezels voor de demping, rekening houdende met de massa. Een balans die altijd afgewogen moet worden. Natuurlijk blijven andere materialen en technieken ook nog gebruikt voor specifieke doeleinden. In een vochtige ruimte blijft Polypropeen natuurlijk wel zo verstandig.

Papier | Polypropeen | Hout
Huidige gebruikte materialen door Focal
Bij de keuze van het juiste materiaal spelen er diverse aspecten mee. Ten eerste de kosten. Zeker als je een betaalbare luidspreker wilt maken moet de conus “eenvoudig” blijven. Gelukkig is de techniek al zo goed dat de basis luidsprekers “boven” hun prijs klinken. Dat door de introductie van vezels in de structuur, die de demping bevorderen. Geavanceerdere series kunnen profiteren van een gelaagde opbouw. Een vlasvezel matje wordt geperst tussen twee fiberglas lagen waarbij de dikte aangepast kan worden voor betreffende functie. De High End series gebruiken schuim als tussenlaag. Dit schuim is accurater te vormen en geeft zo een grotere precisie in dikte en massa. Het gevolg is dat die precisie zich uit in het zeer gedetailleerde geluid.

Kort overzicht van materialen (2019)

High End (hoge segment)
Schuim tussen fiberglas

Geavanceerde modellen (middensegment)
Vlas tussen fiberglas

Basis modellen (lage segment)
Polypropyleen met opgespoten glasfiber / Polymeer met carbon vezel

Automobiel
Een veelvoud aan materialen. Van kevlar tot en met gelaagd schuim.
Er is nu eenmaal veel variatie nodig in het Car audio segment.
(Ter info: Smart Audio is niet de Car Audio importeur)

Sandwich foam | Flax fiberglas | Carbon fiberglas| Polyglass | Kevlar
Luisteren
Vergeet niet dat de klank van een woofer altijd ondersteund wordt door een tweeter (bij 2-weg) en een extra midden-tonen speaker (bij 3-weg) . Het heeft weinig zin om een zeer gedetailleerde woofer of mid-woofer te combineren met een “trage” zijde tweeter (soft dome). Geluid zal dan de midden-tonen accentueren. Het begrijpen van die technische opdeling geeft de mogelijkheid om “selectief” te luisteren. Opletten waar resonanties opvallen en weten wat een compromis mag zijn tussen diverse modellen. Zeker als het gaat om het bepalen van het uit te geven budget. Wat de woofer betreft, iedereen lijkt een “vol” geluid te zoeken. Nou, een grote woofer doet dat in een grote ruimte. Een kleine woofer kan het in een kleinere ruimte. Vol geluid gaat nu eenmaal verloren met meer kubieke meters. Natuurlijk komt een veelvoud aan kleine woofers dichtbij aan één grote (technisch gemeten). Toch is de beleving in muzikale omvang anders. Niet voor niets prefereren velen een 8 inch conus in hun systeem. Helaas wordt de kast dan wel minimaal 6 centimeter breder (vaak meer). Vandaar dat 6 inch populair blijft. Dan blijf je meestal onder de 30 centimeter breed.
Notitie
Het artikel is niet wetenschappelijk opgezet. De feitelijke basis is omgezet naar “verstaanbare” taal. Hierdoor zijn gegevens en terminologie niet voor ieder even representatief.