EP3205117A1 - Lautsprecherarray - Google Patents

Lautsprecherarray

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EP3205117A1
EP3205117A1 EP15777936.4A EP15777936A EP3205117A1 EP 3205117 A1 EP3205117 A1 EP 3205117A1 EP 15777936 A EP15777936 A EP 15777936A EP 3205117 A1 EP3205117 A1 EP 3205117A1
Authority
EP
European Patent Office
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baffle
loudspeaker array
recesses
encapsulated
sound
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15777936.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Beer
Lorenz Betz
Lutz Ehrig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3205117A1 publication Critical patent/EP3205117A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
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    • H04R2201/403—Linear arrays of transducers

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a loudspeaker array with an enclosed baffle and a plurality of sound transducers and to a manufacturing method thereof.
  • Speaker arrays may e.g. be arranged as a line or area arrays.
  • Speaker arrays are playing an increasingly important role in different sounding scenarios.
  • An important advantage over conventional loudspeakers lies in the possibility of influencing the emission characteristic of the loudspeaker array by an individual control of each individual sound transducer.
  • loudspeaker arrays are complex and often only with great material and installation costs to realize.
  • the backward sound of the array must be isolated from the forward radiated sound. This is done by installing the speaker array in a, e.g. closed, housing.
  • the individual control of the individual loudspeakers in the array requires, depending on the application, a separate, e.g. Airtight separated, individual housing per transducer, to avoid interference of adjacent transducers by the rear sound pressure inside the housing.
  • the housing of a loudspeaker array therefore has to be subdivided into so-called chambers in order to allow each individual converter its own, closed housing volume.
  • the object of the present invention is to provide a simple construction of a loudspeaker enclosure for a loudspeaker array as well as a simplified manufacturing method for a loudspeaker array. The object is solved by the independent claims.
  • a first embodiment provides a loudspeaker array having an enclosed baffle and a plurality of sound transducers.
  • the encapsulated baffle has a multiplicity of recesses arranged side by side on a first main surface.
  • Each transducer of the plurality of sound transducers is arranged in the associated recess of the plurality of recesses that an encapsulated back volume for each transducer is formed by each recess.
  • the core of the invention thus lies in the fact that instead of a loudspeaker housing having a plurality of chambers, an encapsulated baffle with a plurality of recesses is used.
  • the encapsulated baffle is in principle a planar element with an increased thickness, so that in this directly recesses or chambers can be formed, which form the return volumes after insertion of the sound transducer in the recesses.
  • a simple speaker construction can be produced, which is arbitrarily scalable both as a line array and area array.
  • the recesses are blind holes, e.g. shaped as drilled or milled blind holes, which are then e.g. may have a round, but also an oval or even angular shape.
  • the ratio between width and depth of the recess is in the range of 5: 1 to 1: 5, 3: 1 to 1: 3 or in the range of 2: 1 to 1: 2.
  • the encapsulated baffle is designed as a sandwich construction with a plurality of (bonded or generally connected) layers.
  • the one or more front layers (see first main surface) to comprise a multiplicity of through holes for the recesses, while the last layer forms a rear wall which closes off the recesses so that again blind holes are formed are.
  • the encapsulated baffle comprises at least one sound guide, for example in the form of a horn, a bass reflex channel or a transmission channel.
  • the encapsulated baffle can also have a conductor layer with conductor tracks for electrical contacting of the sound transducer. The arrangement thereof varies depending on the choice of material for the baffle.
  • a further exemplary embodiment provides a method for producing a speaker array.
  • the method comprises the two basic steps of providing a plurality of juxtaposed recesses in a first major surface of an enclosed baffle and arranging a plurality of sound transducers in the associated recesses so as to form the return volumes for the sound transducers therethrough.
  • the speaker is a total of very simple and therefore inexpensive to produce.
  • the step of providing the plurality of juxtaposed recesses may be accomplished either by inserting the recesses by milling or drilling into a support plate, or by direct prototyping, e.g. by casting or injection molding, in one process step. All mentioned production methods offer the advantage that a simple and fast production is possible both from one part and from several parts, whereby due to the low complexity of the production or at least the housing production can also be done fully automatically.
  • 1a is a schematic 3D representation of a line-shaped loudspeaker array according to a first
  • FIG. 3b is a schematic sectional view of a loudspeaker array with an encapsulated baffle as a sandwich construction and attached rear wall according to a further embodiment; and FIG. 3c shows a schematic sectional representation of a loudspeaker array with additional drive electronics according to an additional exemplary embodiment.
  • the linear loudspeaker array comprises an elongated, encapsulated baffle 12 with a total of six sound transducers 16a to 16f arranged in series.
  • the encapsulated baffle 12 is e.g. made of wood or aluminum or other housing material with a sufficient wall thickness, so that 1x6 recesses 14a to 14f can be introduced into this.
  • the recesses 14a to 14f are provided as side-by-side blind holes and also arranged in series corresponding to the sound transducers 16a to 16f. For the sake of completeness, it should be noted that all the recesses 14a to 14f are arranged on the same main surface 12a of the encapsulated baffle 12.
  • the plurality of sound transducers 16a to 16f arranged in the corresponding recesses 14a to 14f.
  • the recess 14a to 14f for example, by milling or drilling blind holes in the support plate 12 or directly by injection molding can be produced.
  • an encapsulated rear volume for the corresponding sound transducer 16a to 16f is formed by the recess 14a to 14f, which is also designated here by reference numerals 14a to 14f for reasons of clarity.
  • the variety the return volumes 14a to 14f for the plurality of sound transducers 16a to 16f are separated from each other and may also be referred to as acoustically decoupled.
  • the return volumes 14a to 14f form so-called individual housings directly in the housing material 12, wherein the individual housings are separated from one another such that they can not be influenced by the rearward sound.
  • the volumes 14a to 14f are approximately equal in size. Another advantage is the high strength of a housing 12 thus produced and the high internal damping due to the perforated plate structure, which is similar to a honeycomb core, for example.
  • the plurality of sound transducers 16a to 16f are preferably, but not necessarily, designed as type-identical sound transducers, so that an array is formed by the arrangement.
  • the sound can be radiated directed by the array 10, wherein the direction can be varied via the control of the sound transducer 16a to 16f.
  • An embodiment with variable housing volume is shown in Fig. 1 b.
  • FIG. 1b shows a loudspeaker array 10 'with the six sound transducers 16a to 16f, which are arranged in the encapsulated baffle 12'.
  • the recesses 14a to 14e correspond to the recesses 14a to 4e of Fig. 1a, while the recess 14f is reduced in size.
  • the recesses 14a to 14e extend almost over the entire thickness of the encapsulated baffle 12 '.
  • the ratio of depth to width is approx. 1: 1, 5.
  • the recess 14 ⁇ has a reduced depth and thus a reduced encapsulated back volume, wherein the ratio between depth to width is approximately 1: 2.
  • the sound transducer 16f has a changed characteristic due to the reduced, encapsulated return volume 14f.
  • the bore spacing between the 1xn recesses 14a to 14f is approximately constant.
  • the depth of the blind hole 14 f is also varied, the diameter or width of the recess 14 f, in order to produce a changed characteristic.
  • the diameter or broadening of the recess 14f is typically another transducer 16f used due to the changed dimensions.
  • a conical bore can be used, so that the transducer opening continues to fit the sound transducer 16f.
  • FIG. 2 shows a flat loudspeaker array 10 ", which comprises a flat, encapsulated baffle 12" in which 4x4 recesses 14a to 14p are inserted, which serve as return volumes 14a to 14p for the sound transducers 16a to 16p.
  • both the cutouts 14a to 14p and the sound transducers 16a to 16p are arranged as a 4x4 matrix or, in general, the bore spacing between the individual cutouts 14a to 14p in both the X and Y matrices.
  • Direction is the same.
  • FIGS. 3 a to 3 c With reference to FIGS. 3 a to 3 c, the partial variants for the planar loudspeaker array 10 "from FIG. 2 and the linear loudspeaker array 10 or 10 'from FIG. 1 a and 1 b are explained.
  • FIG. 3a shows an encapsulated baffle 12 "'designed as a sandwich construction, in which the encapsulated baffle comprises a first front layer 12a'", which forms the main surface for the arrangement of the loudspeakers 16a to 16c, and a second rear wall.
  • Layer 12b ' Optionally, an intermediate layer 12c'" may be provided between the layers 12a '"and 12b'".
  • the recesses 14a to 14c are formed in the same sandwich comprising the three layers 12a '', 12b '' and 12c '' '.
  • the intermediate layer 12c '" may comprise one or more tracks for electrically contacting the speakers 16a to 16c .
  • This electrical contact is exemplified by the contacts 18 for the speaker 16a which contact the voice coil for the diaphragm of the loudspeaker
  • the loudspeaker signal or a part thereof can also be realized via these layers, so that it would be conceivable that a conductive layer 12a '' and 12b '' form the ground contact for the transducers 6a to 16c.
  • Fig. 3b shows another encapsulated baffle 12 "", which is also designed as a sandwich construction.
  • the sandwich construction comprises a front layer 12a "" having a plurality of through holes (also referred to as a perforated plate) and a back layer 12b "forming the back wall and thus having no recess the perforated plate 12a "” through the plurality of through holes after mating with the rear wall 12b "then the housing volumes 14a to 14c are formed.
  • a front layer 12a "" having a plurality of through holes (also referred to as a perforated plate) and a back layer 12b "forming the back wall and thus having no recess the perforated plate 12a "” through the plurality of through holes after mating with the rear wall 12b "then the housing volumes 14a to 14c are formed.
  • Such a construction is improved in terms of clearance, since through-holes are very easy to produce compared to blind bores.
  • FIG. 3c shows a further encapsulated baffle 12 "" 'with the recesses 14a and 14b designed as a blind hole.
  • a control electronics 20 for the speakers 16a and 16b is provided here on the first main surface.
  • the control electronics 20 may be designed, for example, to coordinate the individual control of the plurality of sound transducers of the array.
  • the baffle may include or have integrated a so-called cooling layer, which in places realized the possibly required heat dissipation (cooling surface).
  • the control electronics 20 is connected via wires, illustrated here by way of example with reference to the contact wires 18 for the loudspeaker 16a, with the transducers 16a and 16b. Alternatively, it would also be conceivable that the connection by means of strip conductors, as explained with reference to FIG. 3a, is executed. It should be noted that it is independent for this embodiment, whether the encapsulated baffle 12 "" 'is designed as a sandwich construction or in one piece.
  • the sound transducers 16a to 16e used are classic reciprocating sound transducers with membrane and voice coil, but also electrostatic transducers or miniature loudspeakers, such as e.g. MEMS speakers.
  • so-called sound guides such as horns, bass reflex channels or transmission line channels can be incorporated into the carrier material of the encapsulated baffle.
  • the encapsulated baffle may have trenches for the cabling of the individual speakers instead of wiring layers or in addition to wiring layers.
  • the wiring layer 12c '' need not necessarily be an intermediate layer but may be disposed on the first main surface or another main surface '"is not only used in conjunction with sandwich constructions.
  • control electronics 20 can also be arranged on the second opposite main surface (ie on the rear side) or can also be inserted flush into a further recess.
  • the element sometimes referred to as a "blind hole” above, constitutes a recess in the sense of a cavity or dent and is defined by the fact that, viewed from the frontal plane, an opening extends into the baffle which is closed inside the baffle a blind hole is also understood to mean a shape (for example produced by deep-drawing a plastic plate) which is bulged so that the volumes protrude beyond the plate thickness, whereby on the one hand any shape of the blind hole (round, angular or free-shaped) and on the other hand any hole profile in the depth,
  • a person skilled in the art under an encapsulated housing has both a closed housing and a housing with a resonator, eg in the sense of a Helmholtz resonator, ie
  • FIG. 1 For exemplary embodiments, relate to a production method for the loudspeaker array.
  • This comprises in the basic variant the steps “providing a plurality of juxtaposed recesses in a first main surface of the baffle” and “arranging a plurality of sound transducers in the corresponding recesses of the plurality of recesses” so that through the recesses the return volumes for the encapsulated Baffle are formed.
  • the first step of providing the plurality of exceptions may be mung either by milling, drilling or general machining done.
  • the recesses could also be introduced into the solid material by other material removal methods (eg by energy beams) or chemically.
  • the encapsulated baffle it would also be conceivable for the encapsulated baffle to be produced directly with the recesses, for example as a deep-drawn product or as a cast-molded or injection-molded product.
  • circuit boards on board (loudspeaker housing milled directly into the multilayer board) are illustrative only, while the scope of protection is defined by the following claims.

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Abstract

Ein Lautsprecherarray umfasst eine gekapselte Schallwand und eine Vielzahl an Schallwandlern. Die gekapselte Schallwand umfasst eine Vielzahl an nebeneinander, auf einer ersten Hauptoberfläche angeordneten Ausnehmungen. Die Schallwandler der Vielzahl der Schallwandler sind so in den zugehörigen Ausnehmungen angeordnet, dass durch jede Ausnehmung ein gekapseltes Rückvolumen für den jeweiligen Schallwandler geformt wird.

Description

Lautsprecherarray Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Lautsprecherarray mit einer gekapselten Schallwand und einer Mehrzahl an Schallwandlern sowie auf ein Herstellungsverfahren desselben. Lautsprecherarrays können z.B. als Linien- bzw. Flächenarrays angeordnet werden.
Lautsprecherarrays nehmen eine immer wichtigere Rolle in verschiedenen Beschallungsszenarien ein. Ein bedeutender Vorteil gegenüber konventionellen Lautsprechern liegt in der Möglichkeit, durch eine individuelle Ansteuerung jedes einzelnen Schallwandlers, die Abstrahlcharakteristik des Lautsprecherarrays zu beeinflussen.
Die Herstellung von Lautsprecherarrays nach dem Stand der Technik ist aufwendig und häufig nur mit großem Material- und Montageaufwand zu realisieren. Um den akustischen Kurzschluss zu vermeiden, muss der rückwärtige Schall des Arrays von dem nach vorne abgestrahlten Schall isoliert werden. Dies erfolgt durch den Einbau des Lautsprecherarrays in ein , z.B. geschlossenes, Gehäuse. Die individuelle Ansteuerung der Einzellautsprecher im Array erfordert anwendungsabhängig je ein separates, z.B. luftdicht abgetrenntes, Einzelgehäuse pro Schallwandler, um eine Beeinflussung benachbarter Wandler durch den rückwärtigen Schalldruck im Gehäuseinneren zu vermeiden. Das Gehäuse eines Lautsprecherarrays muss deshalb aufwendig in sogenannte Kammern unterteilt werden, um jedem Einzelwandler ein eigenes, geschlossenes Gehäusevolumen zu ermöglichen.
Wie in der Patentschrift US 7,201 ,251 offenbart, kann alternativ hierzu auch ein Arrayauf- bau durch Aneinanderreihung einzelner geschlossener Lautsprechergehäuse realisiert werden. Der Material- und Montageaufwand beider oben vorgestellter Konzepte ist je nach Größe des Arrays allerdings entsprechend hoch. Somit besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Konstruktion eines Lautsprechergehäuses für ein Lautsprecherarray sowie ein vereinfachtes Herstellungsverfahren für ein Lautsprecherarray zu schaffen. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erstes Ausführungsbeispiel schafft ein Lautsprecherarray mit einer gekapselten Schallwand und einer Vielzahl an Schallwandlern. Die gekapselte Schallwand weist eine Vielzahl an nebeneinander, auf einer ersten Hauptoberfläche angeordneten Ausnehmun- gen auf. Jeder Schallwandler der Vielzahl der Schallwandler ist so in der zugehörigen Ausnehmung der Vielzahl der Ausnehmungen angeordnet, dass durch jede Ausnehmung ein gekapseltes Rückvolumen für den jeweiligen Schallwandler geformt wird.
Kern der Erfindung liegt also darin, dass anstelle eines Lautsprechergehäuses mit einer Vielzahl an Kammern eine gekapselte Schallwand mit einer Vielzahl an Ausnehmungen eingesetzt wird. Die gekapselte Schallwand ist im Prinzip ein flächiges Element mit einer erhöhten Dicke, so dass in dieser direkt Ausnehmungen bzw. Kammern geformt werden können, die nach Einsetzen der Schallwandler in die Ausnehmungen die Rückvolumina formen. Somit ist also eine einfache Lautsprecherkonstruktion herstellbar, die sowohl als Linienarray als auch Flächenarray beliebig skalierbar ist.
Entsprechend Ausführungsbeispielen sind die Ausnehmungen als Sacklöcher, z.B. als gebohrte oder gefräste Sacklöcher geformt, die dann z.B. eine runde, aber auch eine ovale oder sogar eckige Form aufweisen können. Das Verhältnis zwischen Breite und Tiefe der Ausnehmung liegt im Bereich von 5:1 bis 1 :5, 3:1 bis 1 :3 oder im Bereich von 2:1 bis 1 :2.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass die gekapselte Schallwand als Sandwichkonstruktion mit einer Mehrzahl an (verklebten bzw. allgemein verbundenen) Schichten ausgebildet ist. Hierbei ist es entsprechend einem Ausführungsbeispiel auch möglich, dass die eine oder mehreren Front-Schichten (vgl. erste Hauptoberflache) eine Vielzahl an Durchgangsbohrungen für die Ausnehmungen umfasst, während die letzte Schicht eine Rückwand bildet, die die Ausnehmungen so abschließt, dass wiederum Sacklöcher gebildet sind. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiei umfasst die gekapselte Schallwand mindestens eine Schallführung, z.B. in Form eines Hornes, eines Bassreflexkanals oder eines Transmissionskanals. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiei kann die gekapselte Schallwand auch eine Leiterschicht mit Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung der Schallwandler aufweisen. Die Anordnung derselben variiert je nach Wahl des Materials für die Schallwand.
Ein weiteres Ausführungsbeispiei schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Lautspre- cherarrays. Das Verfahren umfasst die zwei Basisschritte, Bereitstellen einer Vielzahl an nebeneinander angeordneten Ausnehmungen in einer ersten Hauptoberfläche einer gekapselten Schallwand und das Anordnen einer Vielzahl an Schallwandlern in den zugehörigen Ausnehmungen, so dass durch dieselben die Rückvolumina für die Schallwandler geformt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiei ist es vorteilhaft, dass der Lautsprecher insgesamt sehr einfach und deshalb kostengünstig herstellbar ist.
Bei der Herstellung kann der Schritt des Bereitstellens der Vielzahl an nebeneinander angeordneten Ausnehmungen entweder durch Einbringen der Ausnehmungen mittels Fräsens oder Bohren in eine Trägerplatte erfolgen oder durch direktes Urformen, also z.B. durch Gießen oder Spritzgießen, in einem Verfahrensschritt hergestellt werden. Alle genannten Fertigungsmethoden bieten den Vorteil, dass eine einfache und schnelle Fertigung sowohl aus einem Teil als auch aus mehreren Teilen möglich ist, wobei aufgrund der geringen Komplexität die Fertigung oder zumindest die Gehäusefertigung auch vollautomatisch erfolgen kann.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a eine schematische 3D-Darstellung eines linienförmigen Lautsprecherarrays gemäß einem ersten Ausführungsbeispiei;
Fig. 1 b eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren linienförmigen Lautsprecherarrays gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiei; eine schematische 3D-Darstellung eines Flächenlautsprecherarrays gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiei; Fig. 3a eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprecherarrays mit einer gekapselten Schallwand als Sandwich-Konstruktion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 3b eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprecherarrays mit einer gekapselten Schallwand als Sandwich-Konstruktion und aufgesetzter Rückwand gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und Fig. 3c eine schematische Schnittdarstellung eines Lautsprecherarrays mit zusätzlicher Ansteuerelektronik gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren im Detail erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer austauschbar bzw. aufeinander anwendbar ist.
Fig. 1a zeigt ein linienförmiges Lautsprecherarray 10. Das linienförmige Lautsprecher- array umfasst eine längliche, gekapselte Schallwand 12 mit insgesamt sechs in Reihe angeordneter Schallwandler 16a bis 16f. Die gekapselte Schallwand 12 ist z.B. aus Holz oder Aluminium oder einem anderen Gehäusematerial mit einer ausreichenden Wandstärke ausgeführt, so dass 1x6 Ausnehmungen 14a bis 14f in diese eingebracht sein können. Die Ausnehmungen 14a bis 14f sind als nebeneinander angeordnete Sacklöcher vorgesehen und entsprechend den Schallwandlern 16a bis 16f ebenfalls in Reihe ange- ordnet. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass alle Ausnehmungen 14a bis 14f auf derselben Hauptoberfläche 12a der gekapselten Schallwand 12 angeordnet sind. Auf eben dieser Hauptoberfläche 12a sind auch die Vielzahl von Schallwandlern 16a bis 16f vorgesehen, die in den entsprechenden Ausnehmungen 14a bis 14f angeordnet sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Ausnehmung 14a bis 14f beispielsweise durch Fräsen oder Bohren von Sacklöchem in die Trägerplatte 12 oder direkt mittels Spritzgießen herstellbar sind.
Durch diese Anordnung der Schallwandler 16a bis 16f in den Ausnehmungen 14a bis 14f wird durch die Ausnehmung 14a bis 14f jeweils ein gekapseltes Rückvolumen für den entsprechenden Schallwandler 16a bis 16f gebildet, welches hier zu Zwecken der Übersichtlichkeit ebenfalls mit den Bezugszeichen 14a bis 14f bezeichnet wird. Die Vielzahl der Rückvolumina 14a bis 14f für die Vielzahl der Schallwandler 16a bis 16f sind voneinander getrennt und können auch als akustisch entkoppelt bezeichnet werden. Also bilden die Rückvolumina 14a bis 14f sogenannte Einzelgehäuse direkt im Gehäusematerial 12 aus, wobei die Einzelgehäuse so voneinander getrennt sind, dass sie sich nicht ge- genseitig durch den rückwärtigen Schall beeinflussen können. Im Vergleich zu herkömmlichen Kammern eines Lautsprechers kann es auch nicht zu Imperfektionen der luftdichten Abtrennung beispielsweise aufgrund von Löchern oder ontagetoleranzen kommen. Die Volumina 14a bis 14f sind annäherungsweise gleich groß. Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Festigkeit eines so hergestellten Gehäuses 12 und der hohen inneren Dämpfung infolge der durchlochten Platte bzw. Plattenstruktur, die beispielsweise einem Wabenkern ähnelt.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Vielzahl der Schallwandler 16a bis 16f bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, als typgleiche Schallwandler ausgeführt sind, so dass durch die Anordnung ein Array gebildet wird. Durch die unterschiedliche Ansteuerung der einzelnen Schallwandler 16a bis 16f kann der Schall von dem Array 10 gerichtet abgestrahlt werden, wobei die Richtung über die Ansteuerung der Schallwandler 16a bis 16f variiert werden kann. Ein Ausführungsbeispiel mit variablem Gehäusevolumen ist in Fig. 1 b gezeigt. Fig. 1b zeigt ein Lautsprecherarray 10' mit den sechs Schallwandlern 16a bis 16f, die in der gekapselten Schallwand 12' angeordnet sind. Die Ausnehmungen 14a bis 14e entsprechen den Ausnehmungen 14a bis 4e aus Fig. 1a, während die Ausnehmung 14f in ihrer Größe reduziert ist.
Anhand dieser Schnittdarstellung ist zu erkennen, dass die Ausnehmungen 14a bis 14e sich fast über die gesamte Dicke der gekapselten Schallwand 12' erstrecken. Hierbei ist das Verhältnis von Tiefe zu Breite ca. 1 :1 ,5. Die Ausnehmung 14Γ hat eine reduzierte Tiefe und damit ein reduziertes gekapseltes Rückvolumen, wobei das Verhältnis zwischen Tiefe zu Breite ca. 1 :2 ist. Auch wenn für den Schallwandler 16f der gleiche Schallwandlertyp wie die Schallwandler 16a bis 16e eingesetzt wird, weist der Schallwandler 16f aufgrund des reduzierten gekapselten Rückvolumens 14f eine veränderte Charakteristik auf. Wie hier ferner zu erkennen ist, ist der Bohrungsabstand zwischen den 1xn Ausnehmungen 14a bis 14f in etwa gleichbleibend. Alternativ wäre es auch denkbar, dass anstelle bzw. zusätzlich zu der Variation die Tiefe des Sackloches 14f auch die Durchmesser bzw. Breite der Ausnehmung 14f variiert wird, um eine veränderte Charakteristik herzustellen. Bei einer Variation des Durchmessers bzw. Verbreiterung der Ausnehmung 14f wird typischerweise ein anderer Schallwandler 16f aufgrund der veränderten Dimensionen eingesetzt. Alternativ kann auch eine konische Bohrung eingesetzt werden, so dass die Wandleröffnung weiterhin zum Schallwandler 16f passt.
Fig. 2 zeigt ein flächiges Lautsprecherarray 10". Dieses umfasst eine flächige, gekapselte Schallwand 12", in welcher 4x4 Ausnehmungen 14a bis 14p eingebracht sind, die als Rückvolumina 14a bis 14p für die Schallwandler 16a bis 16p dienen. Wie zu erkennen ist, sind sowohl die Ausnehmung 14a bis 14p als auch die Schallwandler 16a bis 16p als 4x4 Matrix bzw. aligemeines mxm Matrix angeordnet, wobei hier optional der Bohrungsabstand zwischen den einzelnen Ausnehmungen 14a bis 14p sowohl in X- als auch in Y- Richtung gleich ist.
Bezug nehmend auf Fig. 3a bis 3c werden die Teilvarianten für das flächige Lautsprecherarray 10" aus Fig. 2 und das linienförmige Lautsprecherarray 10 bzw. 10' aus Fig. 1a und Fig. 1 b erläutert.
Fig. 3a zeigt eine gekapselte Schallwand 12"', die als Sandwich-Konstruktion ausgeführt ist. Hierzu umfasst die gekapselte Schallwand eine erste Front-Schicht 12a'", die die Hauptoberfläche zur Anordnung der Lautsprecher 16a bis 16c bildet, und eine zweite Rück-Schicht 12b'". Optional kann eine Zwischenschicht 12c'" zwischen den Schichten 12a'" und 12b'" vorgesehen sein. Die Ausnehmungen 14a bis 14c sind in eben diesem Sandwich, umfassend die drei Schichten 12a'", 12b'" und 12c'", geformt.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die Zwischenschicht 12c'" ein oder mehrere Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung der Lautsprecher 16a bis 16c umfassen. Diese elektrische Kontaktierung ist exemplarisch anhand der Kontakte 18 für den Lautsprecher 16a angedeutet, die die Schwingspule für die Membran des Lautsprechers kontaktieren. Abhängig von der Materiaiwahl der Schichten 12a'" und 12b'" kann das Lautsprechersignal oder ein Teil desselben auch über diese Schichten realisiert werden. So wäre es denkbar, dass eine leitende Schicht 12a'" und 12b'" den Massekontakt für die Wandler 6a bis 16c bildet. Fig. 3b zeigt eine weitere gekapselte Schallwand 12"", die ebenfalls als Sandwich- Konstruktion ausgeführt ist. Hier umfasst die Sandwich-Konstruktion eine Front-Schicht 12a"" mit einer Vielzahl an Durchgangsbohrungen (auch als Lochplatte bezeichnet) sowie eine Rück-Schicht 12b'", die die Rückwand bildet und somit keine Aussparung aufweist. Dieses Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, dass in der Lochplatte 12a"" durch die Vielzahl der Durchgangsbohrungen nach Zusammenfügen mit der Rückwand 12b'" dann die Gehäusevolumina 14a bis 14c ausgebildet werden. Eine derartige Konstruktion ist hinsichtlich Fe rtig u ng sa ufwa nd verbessert, da Durchgangsbohrungen im Vergleich zur Sacklochbohrungen sehr einfach herzustellen sind.
Fig. 3c zeigt eine weitere gekapselte Schallwand 12""' mit den als Sackloch ausgeführten Ausnehmungen 14a und 14b. Auf die gekapselte Schallwand 12 ist hier an der ersten Hauptoberfläche eine Ansteuerungselektronik 20 für die Lautsprecher 16a und 16b vorgesehen. Die Ansteuerelektronik 20 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, um die indi- viduelle Ansteuerung der Vielzahl der Schallwandler des Arrays zu koordinieren. Hier kann zusätzlich die Schallwand eine sogenannte Kühlschicht umfassen bzw. integriert habe, die stellenweise die evtl. erforderliche Wärmeabfuhr (Kühloberfläche) realisiert.
Die Ansteuerungselektronik 20 ist über Drähte, hier exemplarisch anhand der Kontakt- drähte 18 für den Lautsprecher 16a illustriert, mit den Wandlern 16a und 16b verbunden. Alternativ wäre es auch denkbar, dass die Verbindung mittels Leiterbahnen, wie anhand von Fig. 3a erläutert, ausgeführt ist. Hierbei sei angemerkt, dass es für diese Ausführungsbeispiel unabhängig ist, ob die gekapselte Schallwand 12""' als Sandwich- Konstruktion oder einteilig ausgeführt ist.
Bezug nehmend auf die oben genannten Ausführungsbeispiele sei darauf hingewiesen, dass die eingesetzten Schallwandler 16a bis 16e klassische Hubkolbenschallwandler mit Membran und Schwingspule, aber auch elektrostatische Schallwandler oder Miniaturlautsprecher, wie z.B. MEMS-Lautsprecher sein können.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen können in das Trägermaterial der gekapselten Schallwand auch sogenannte Schallführungen, wie z.B. Hörner, Bassreflexkanäle oder Transmissionslinienkanäle eingearbeitet sein. Bezug nehmend auf die obigen Ausführungsbeispiele sei weiter angemerkt, dass die gekapselte Schallwand Einfräsungen für die Verkabelung der Einzellautsprecher anstelle von Leiterbahnschichten oder zusätzlich zu Leiterbahnschichten aufweisen kann. Bezug nehmend auf Fig. 3a sei darauf hingewiesen, dass die Leiterbahnschicht 12c'" nicht zwingendermaßen als Zwischenschicht ausgeführt sein muss, sondern auch auf der ersten Hauptoberfläche oder einer weiteren Hauptoberfläche angeordnet sein kann. Insofern ist es für den Fachmann offenkundig, dass die Leiterbahnschicht 12c'" nicht nur in Verbindung mit Sandwich-Konstruktionen zum Einsatz kommt.
Bezug nehmend auf Fig. 3c sei angemerkt, dass die Ansteuerungselektronik 20 ebenso auf der zweiten gegenüberliegenden Hauptoberfläche (also auf der Rückseite) angeordnet sein kann oder auch in eine weitere Ausnehmung flächenbündig eingesetzt sein kann. Das oben teilweise als„Sackloch" bezeichnete Element stellt eine Ausnehmung im Sinne einer Aushöhlung oder Delle dar und ist dadurch definiert, dass von der Ebene der Vorderseite aus gesehen, sich eine Öffnung in die Schallwand erstreckt, die innerhalb der Schallwand geschlossen ist. Ferner wird als Sackloch auch eine Ausformung (z.B. durch Tiefziehen eine Kunststoffplatte geschaffen) verstanden, die so ausgewölbt ist, dass die Volumina über die Plattendicke hinausragen. Hierbei wäre einerseits jegliche Form des Sacklochs (rund, eckig oder freiförmig) und andererseits jeglicher Lochverlauf in der Tiefe, also ein linearer, konischer oder eine andere Form entsprechend eines beliebigen mathematischen Funktionsverlaufs denkbar. Zusätzlich sei darauf hingewiesen, dass ein Fachmann unter einem gekapseltem Gehäuse sowohl ein geschlossenes Gehäuse als auch ein Gehäuse mit Resonator, z.B. im Sinne von Helmholzresonators, also einen Bass-Reflex-Gehäuse, oder auch ein Gehäuse mit einer Passivmembran versteht. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Herstellungsverfahren für das Laut- sprecherarray. Dieses umfasst in der Basisvariante die Schritte„Bereitstellen einer Vielzahl an nebeneinander angeordneter Ausnehmungen in eine erste Hauptoberfläche der Schallwand" und das„Anordnen einer Vielzahl an Schallwandlern in den zugehörigen Ausnehmungen der Vielzahl der Ausnehmungen", so dass durch die Ausnehmungen die Rückvolumina für die gekapselte Schallwand geformt werden. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann der erste Schritt des Bereitstellens der Vielzahl an Ausneh- mungen entweder durch Fräsen, durch Bohren oder allgemein spanend erfolgen. Alternativ könnten die Ausnehmungen auch mit anderen Materialabtragverfahren (z.B. durch Energiestrahlen) oder chemisch in das Vollmaterial eingebracht werden. Alternativ wäre es auch denkbar, dass die gekapselte Schallwand direkt mit den Ausnehmungen umfor- mend z.B. als Tiefziehprodukt oder urformend als Gussprodukt oder Spritzgussprodukt hergestellt wird.
Bezug nehmend auf oben genannte Ausführungsbeispiele sei darauf hingewiesen, dass die La uts p rechera uf ba ute n auf Platine (Lautsprechergehäuse direkt in Multilayer-Platine eingefräst) nur zur Illustration dienen, während der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Lautsprecherarray (10, 10', 10"), mit folgenden Merkmalen: einer gekapselte Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12 ) mit einer Vielzahl an nebeneinander, auf einer ersten Hauptoberfläche (12a) angeordneten Ausnehmungen (14a-14p, 14f); und einer Vielzahl an Schallwandlern (16a-16p); wobei jeder Schallwandler (16a-16p) der Vielzahl der Schallwandler (16a-16p) so in der zugehörigen Ausnehmung der Vielzahl der Ausnehmungen angeordnet ist, dass durch jede Ausnehmung ein gekapseltes Rückvolumen (14a-14p, 14f) für den jeweiligen Schallwandler (16a-16p) geformt wird.
2. Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß Anspruch 1 , wobei die Vielzahl der Schallwandler als 1xm Linienarray angeordnet sind; oder wobei die Vielzahl der Schallwandler (16a-16p) als nxm Flächenarray angeordnet sind.
3. Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jede Ausnehmung durch ein Sackloch geformt ist.
4. Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede Ausnehmung eine runde, ovale und/oder eckige Form aufweist.
5. Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Verhältnis der Breite zu der Tiefe der Ausnehmung in dem Verhältnis von 3:1 bis 1:3 vorliegt.
6. Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die gekapselte Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12""') als Sandwich- Konstruktion ausgeführt ist.
7. Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die gekapselte Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12'"") eine Rückplatte (12b"") und eine Loch platte mit einer Vielzahl an Durchgangsbohrungen umfasst und die Lochplatte gegenüber der Rückplatte (12b"") so angeordnet ist, dass die Rückplat- te (12b"") die Durchgangsbohrungen auf einer zweiten, der ersten Hauptoberfläche (12a) gegenüberliegenden Oberfläche abschließt.
Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die gekapselte Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12'"") mindestens eine Schallführung umfasst, und wobei die Schallführung aus einer Gruppe stammt, die Hörner, Bassreflexkanäle und Transmissionskanäle umfasst.
Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die gekapselte Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12""') eine Leiterbahnschicht (12c'") umfasst, in welcher eine Vielzahl an Leiterbahnen zur elektrischen Kontak- tierung der Vielzahl der Schallwandler (16a-16p) geformt sind.
Lautsprecherarray (10, 10', 10") gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der ersten Hauptoberfläche oder einer zweiten, der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden Hauptoberfläche oder in der gekapselten Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12""') eine Ansteuerungselektronik (20) angeordnet ist, die zur Ansteuerung der Vielzahl der Schallwandler (16a-16p) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Lautsprecherarrays (10, 10', 10"), mit folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Vielzahl an nebeneinander angeordneten Ausnehmungen (14a- 14p, 14f) in einer ersten Hauptoberfläche einer gekapselte Schallwand (12, 12',
12", 12"', 12"", 12 ); und
Anordnen einer Vielzahl an Schallwandlern (16a-16p) in den zugehörigen Ausnehmungen (14a-14p, 14f) der Vielzahl der Ausnehmungen (14a-14p, 14f), so dass durch die Ausnehmungen (14a-14p, 14f) die Rückvolumina für die Schallwandler (16a-16p) geformt werden. Verfahren gemäß Anspruch 11 , wobei der Schritt des Bereitstellens der Vielzahl an nebeneinander angeordneten Ausnehmungen (14a-14p, 14f) die Unterschritte des Bereitstellens einer Trägerplatte und des Einbringens einer Vielzahl an Ausnehmungen (14a-14p, 14f) mittels Fräsen umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 11 , wobei der Schritt des Bereitstellens der Vielzahl an nebeneinander angeordneten Ausnehmungen (14a-14p, 14f) den Schritt des Gießens oder Spritzgießens umfasst.
Lautsprecherarray (10, 10', 10"), mit folgenden Merkmalen: einer Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12""') mit einer Vielzahl an nebeneinander, auf einer ersten Hauptoberfläche (12a) angeordneten Sacklöchern (14a-14p, 14f); und einer Vielzahl an Schallwandlern (16a-16p); wobei jeder Schallwandler (16a-16p) der Vielzahl der Schallwandler (16a-16p) so in dem zugehörigen Sackloch der Vielzahl der Sacklöcher angeordnet ist, dass jedes Sackloch zusammen mit dem jeweiligen Schallwandler (16a-16p) der Vielzahl der Schallwandler (16a-16p) ein gekapseltes Rückvolumen (14a-14p, 14f) für den jeweiligen Schallwandler (16a-16p) formt.
Lautsprecherarray (10, 10', 0") gemäß Anspruch 14, wobei jedes Sackloch in der Schallwand (12, 12', 12", 12"', 12"", 12""') mit der Vielzahl der Sackiöcher (14a- 14p, 14f) als Tiefziehprodukt, als Gussprodukt oder als Spritzgussprodukt geformt ist.
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