CN105142084A - 平板扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平板扬声器，包括振膜以及压电器件，还包括至少具有一个开口端的外框，所述振膜位于外框的外部且该振膜的一端固定在外框的开口端，所述压电器件的一端固定在振膜上后被所述外框所围绕，压电器件上设有正极导电区以及负极导电区，正极导电区和负极导电区分别连接一个导电电极。本发明的平板扬声器具有超薄且音质好的特点。

Description

平板扬声器

技术领域

本发明涉及一种平板扬声器。

背景技术

在现有的平板电视机中，多数采用的是平板式扬声器，如图1所示，平板式扬声器是由一个或多个驱动器(主要是电磁式也有压电式附着在一块平面板扬声器振膜)的特定位置上，当驱动器中的线圈通过音频电流时，驱动器便会驱动平面振动板产生波浪式的振动将声音传播出去。

平板扬声器由四部分组成：驱动体、振动板、悬吊系统和箱体(后盖)。

1)驱动体相当于平板扬声器的心脏，要求体积小，磁力大。磁体大都采用稀土的高磁材料，有时为了提高输出还采用两个以上的驱动体来提升输出声压，提高输出声功率并能获得更佳的频响曲线。

2)振动板相当于人的声带，对于扬声器的音色、声音大小、频响平整度起到决定性作用，目前被国际认可的最佳振动板就是铝蜂窝板，但也有其他材料的，如炭纤维材料、聚丙烯板材及特殊的纸质材料。

3)悬挂系统传统扬声器采用活塞式的振动方式而平板扬声器则采用随机振动的方式，共振频率并非只有一个点，而有十几个甚至二十几个点。而且它的驱动点并不都在中央(因为正中央并不一定能获得最大声压和最满意的频响曲线)，因此都设在板振动的节点等最佳位置上，所以悬挂系统必须根据具体情况进行设计。

4)箱体体积应尽可能小，为使振动板向后辐射的声波也能充分利用并改善扬声器的低频特性，箱体背面都有条状开孔。

虽然，上述平板扬声器具有外形薄，占空间小扬声器的厚度一般为3-30毫米，频带范围200—10000Hz，在任何位置均可摆放，不像传统音箱，因摆放位置的不同，除影响观瞻，听到的效果也大不相同。但是，平板电视正日趋薄型化和轻量化，而目前的平板式扬声器在结构上难以实现进一步薄型化(由于永磁体体积过大，无法薄型化)，对设备设计、外观创意方面都形成了制约。此外，随着各种显示器向4K液晶等高清画质方向发展，内置扬声器也要求具有与高清画质相匹配的高效音质。目前最薄的电视机已经可以达到10毫米以下。因此，3-30毫米的平板式扬声器无法进一步满足现代化平板电视机的要求，并且，由于上述平板式扬声器中的磁体大都采用稀土的高磁材料，因此，产品不但价格高，而且消耗了稀有资源。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种超薄且音质好的平板扬声器。

解决上述技术问题的技术方案如下：

平板扬声器，包括振膜以及压电器件，还包括至少具有一个开口端的外框，所述振膜位于外框的外部且该振膜的一端固定在外框的开口端，所述压电器件的一端固定在振膜上后被所述外框所围绕，压电器件上设有正极导电区以及负极导电区，正极导电区和负极导电区分别连接一个导电电极。

优选地，当给压电器件施加激励电场时，压电器件产生谐振交替地发生收缩和伸展的形变，振膜跟随着压电器件形变而推动空气，辐射出声音。

所述压电器件采用多片压电陶瓷片叠加并固定而成。

所述压电器件由5片压电陶瓷片叠加而成。

所述压电器件的厚度小于或等于外框的高度。

所述外框的高度在2mm以内，所述振膜的厚度在0.5mm以内。

所述导电电极沿着外框的横向布置，导电电极由连接部和与该连接部连接为一体的头部组成，头部的厚度大于连接部的厚度，头部的厚度与压电器件的厚度之和大于或等于外框的高度。

所述外框为矩形外框，振膜至少与外框的两条边固定。

所述外框为圆形外框，振膜与外框固定后，振膜将该外框所对应的开口封闭。

所述压电器件为方形且处于振膜的中心部，压电器件的面积为振膜面积的六分之一至三分之一。

扬声器的频段在1kHz—40KHz，工作电压在1—25Vp-p，电容量：1250nF±20％，阻抗：≤100Ω。

采用了上述的方案，本发明由于压电器件被所述外框所围绕，而压电器件的高度小于外框的高度，并且振膜安装在外框的外部，这样可以使得扬声器的厚度为外框的高度与振膜的高度之后，而由于外框的高度在2mm以内，振膜的厚度在0.5mm以内，因此，扬声器的整体高度不超过3mm，具有超薄的特点，完全适用于安装在10mm厚的超薄平板电视机上。并且，构成该扬声器的零件为振膜、压电器件、外框以及导电电极，舍弃了以磁铁作为核心零件之一来制作扬声器，因此，在将这些零件制成本发明的扬声器后，其重量不超过10克，具有超轻的特点。本发明的扬声器通过紧凑的封装，超薄外形易于电视和平板电脑等终端设备音频部分的灵活设计。

除上述特点外，本发明还具有如下优点：

(1)超薄、轻量特点提高了设备的设计自由度:本产品是一种将多层压电片与特殊音膜组合而成的产品。不仅可以输出与现有平板扬声器同等的音量，超薄、轻量等特点，使其容易安装在设备正面，提高了设备的设计自由度。

(2)声音指向性宽，响应速度快:本发明是通过振动压电器件与振膜的整个面而发出声音，与现有的平板式扬声器相比，大幅度拓宽了声音的指向性，可将声音均匀传送到前方180度的区域。此外，由于具有轻量、超薄、响应速度快等特点，对于雨声、拍手等细微的声音也具有优异的重现能力，产生富有临场感的音效。

(3)不使用磁铁，可摆脱对稀土的依赖:现有的平板式扬声器是利用磁铁与线圈磁场的反作用力来发出声音，因此，产品中采用了钕等稀土元素。而本发明的主要构成部件是压电器件(精密陶瓷)和振膜，不使用钕等稀土元素，摆脱了对稀土的依赖。

(4)频率范围广：现有的平板式扬声器频带范围200—10000Hz,本发明的扬声器频带高达40000Hz，附加电路可以制作成超声探测设备。

附图说明

图1为现有技术中的平板扬声器的结构示意图；

图2为发明的平板式扬声器的结构示意图；

图3为图2仰视图；

图4为图2的剖面图；

图5为本发明的扬声器在不同频率段声音的品质，即失真曲线图；

图6为本发明与现有平板扬声器的声压与频率相比较的曲线关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1至图4，本发明的平板扬声器，包括振膜1以及压电器件2，还包括至少具有一个开口端的外框3，本实施方式中，该框体优选为矩形环墙或者圆形环墙所围成的框体，即外框3为矩形外框，或者外框为圆形外框，因此在其两端均形成了开口端。所述振膜1位于外框的外部且该振膜的一端固定在外框3的开口端，即振膜1固定在外框3上的其中一个开口端，所述压电器件2的一端固定在振膜1上后被所述外框所围绕，采用这样的结构使得振膜1位于外框3的外部，而压电器件2则位于外框3的通内，扬声器的厚度则为外框3与振膜1的厚度之和，这样既有利于减小扬声器的厚度，使扬声器的厚度在3mm以内，又有利于增加压电器件2的层数(只要压电器件2的厚度不超过外框的厚度)，使得压电器件2的振幅增大(关于振幅的提升在下文进行详细地描述)。压电器件2的厚度小于或等于外框的高度。外框的高度在2mm以内，所述振膜的厚度在0.5mm以内，优选地，外框的高度为2mm，振膜的厚度为0.4mm。当外框3为矩形外框时，振膜1至少与外框3的两条边固定，优选地，振膜1与外框3的四条边采粘结固定，从而振膜将该外框所对应的开口封闭。所述外框为圆形外框，振膜与外框固定后，振膜将该外框所对应的开口封闭。外框3可以采用金属或者塑料制造而成。另外，外框3除了采用矩形或圆形的环墙外，还可以做成五边形，六边形等多边形的环墙，或者根据需要，做成不规则的形状。

压电器件2采用多片压电陶瓷片叠加并固定而成，优选地，本发明中的压电器件由5片压电陶瓷片叠加而成。申请人在研究过程中发现，对于表面积相同的压电陶瓷片来说，其厚度越大，其振幅越小，反之，振幅越大，申请人在重量、形状、储能等多个方面进行了原因的查找，最后，申请人得出压电陶瓷片的储能计算式为：(介电常数×面积)/厚度，由该计算公式可知，对于表面积固定的一片压电陶瓷片来说，其厚度越大，储能则越少，反之，储能越多，因此，本发明采用了多片压电陶瓷片，储存的能量由这些单片压电陶瓷片所叠加，例如，如果采用一片厚度为1.5mm的压电陶瓷片，与采用5片叠加的压电陶瓷片(各压电陶瓷片的厚度为0.3mm)相比，0.5mm的压电陶瓷片的储能为后者的10％—15％。因此，采用多层电陶瓷片叠加而成的压电器件2，既可以确保扬声器的厚度在3mm以内，又能使音量得到保证，具有诸多利好因素。

压电器件2上设有正极导电区以及负极导电区，优选地，正极导电区以及负极导电区设置在压电器件2的背离振膜1的端面上，即与压电器件2的连接振膜1相对的一端，正极导电区和负极导电区分别连接一个导电电极。所述导电电极沿着外框的横向布置，导电电极由连接部4和与该连接部连接为一体的头部5组成，头部5的厚度大于连接部4的厚度，这样，在连接部4和头部5之间形成一个台阶，如果压电器件2的厚度小于外框3的高度，这时，由于头部5的厚度大于连接部4的厚度，这样可以使得头部5与压电器件2的高度之和恰好等于外框的高度，从而，在连接部4与头部5连接后，连接部4恰好支撑在外框3的另一个开口端上。当然，头部的厚度与压电器件的厚度之和也可以等于外框3的高度。另外，导电电极除了采用上述结构外，还可以采用一个扁平状的金属片，在外框3的另一开口端的一条边上至少设置一个缺口，导电电极穿过该缺口后与压电器件2连接。

压电器件2整体呈方形且处于振膜1的中心部，压电陶瓷片的面积为振膜面积的六分之一至三分之一。由于采用方形的压电陶瓷片和承载框架，这样压电陶瓷片于承载框架之间的振动空间较大，得以提升扬声器的音质、音效性能。

本发明的扬声器的频段在1kHz—40KHz，工作电压在1—25Vp-p，电容量：1250nF±20％，阻抗：≤100Ω，F0:1KHz。

通过电压：10Vrms，测试距离：10cm，声压≥70dB的参数进行扬声器测试，在1KHz,1.5KHz,2KHz,3KHz如图5所示，这四个频率点失真＜8％，从而能够体现本扬声器较好的音质、音效。

如图6所示，将本发明的扬声器与现有技术中的扬器的声压进行比较，其中，曲线K1为本发明扬声器的声压与频率的关系图，曲线K2为现有扬声器的声压与频率的关系图，从图6中可以看出，本发明的扬声器频率范围为300—40000Hz，现有扬声器的频带范围为1000—10000Hz，无论从声压和频率范围看，本发明的扬声器远高于现有技术中的扬声器。因此，其不但适用的频度范围广，而且所产生的声压更高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.平板扬声器，包括振膜以及压电器件，其特征在于：还包括至少具有一个开口端的外框，所述振膜位于外框的外部且该振膜的一端固定在外框的开口端，所述压电器件的一端固定在振膜上后被所述外框所围绕，压电器件上设有正极导电区以及负极导电区，正极导电区和负极导电区分别连接一个导电电极。

2.根据权利要求1所述的平板扬声器，其特征在于：所述压电器件采用多片压电陶瓷片叠加并固定而成。

3.根据权利要求2所述的平板扬声器，其特征在于：所述压电器件由5片压电陶瓷片叠加而成。

4.根据权利要求1所述的平板扬声器，其特征在于：所述压电器件的厚度小于或等于外框的高度。

5.根据权利要求1所述的平板扬声器，其特征在于：所述外框的高度在2mm以内，所述振膜的厚度在0.5mm以内。

6.根据权利要求1所述的平板扬声器，其特征在于：所述导电电极沿着外框的横向布置，导电电极由连接部和与该连接部连接为一体的头部组成，头部的厚度大于连接部的厚度，头部的厚度与压电器件的厚度之和大于或等于外框的高度。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的平板扬声器，其特征在于：所述外框为矩形外框，振膜至少与外框的两条边固定。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的平板扬声器，其特征在于：所述外框为圆形外框，振膜与外框固定后，振膜将该外框所对应的开口封闭。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的平板扬声器，其特征在于：所述压电器件为方形且处于振膜的中心部，压电器件的面积为振膜面积的六分之一至三分之一。

10.根据权利要求1至6任意一项所述的平板扬声器，其特征在于：扬声器的频段在1kHz—40KHz，工作电压在1—25Vp-p，电容量：1250nF±20％，阻抗：≤100Ω。