ES2350168T3

ES2350168T3 - Altavoz.

Info

Publication number: ES2350168T3
Application number: ES06709977T
Authority: ES
Inventors: Mark Dodd
Original assignee: KH Technology Corp
Current assignee: KH Technology Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: CN101185367B; GB2423908B; US8094854B2; CA2599713A1; KR20080006544A; NO20074926L; EP1856945A1; HK1117697A1; DE602006015436D1; ATE474423T1; WO2006092609A1; MX2007010512A; BRPI0608078A2; JP4790733B2; JP2008532404A; GB2423908A; AU2006219719A1; GB0504248D0; TW200701819A; CN101185367A

Abstract

Altavoz (1) que comprende una guía (3) de ondas de bocina que tiene una superficie (5) de guía de ondas, y un transductor (7) ubicado en, o adyacente a, una garganta (9) de la guía de ondas de bocina, teniendo el transductor (7) una superficie (11) acústicamente radiante en forma de bóveda convexa sustancialmente rígida que es libre para moverse independientemente de la superficie (5) de guía de ondas, en el que: (a) un ángulo de bocina subtendido entre un eje (12) longitudinal de la guía (3) de ondas de bocina y la superficie (5) de guía de ondas en la garganta (9) de la bocina, está en el intervalo de 20 a 60 grados; y (b) un ángulo de intersección subtendido entre un plano (33) tangencial a la forma de bóveda de la superficie (11) acústicamente radiante y un plano (37) tangencial a la superficie (5) de guía de ondas en un punto en el que la forma de bóveda o una extrapolación de la forma de bóveda se encuentra con la superficie de guía de ondas o una extrapolación (37) de la superficie de guía de ondas, está en el intervalo de 85 a 110 grados.

Description

La presente invención se refiere a altavoces, y particularmente se refiere a transductores en forma de bóveda, 5 por ejemplo transductores de alta frecuencia denominados comúnmente “altavoces de agudos”.

Los transductores en forma de bóveda de alta frecuencia pueden hacerse funcionar con o sin la presencia de una bocina circundante. La bocina puede ser una bocina estática, o puede 10 ser por sí misma un diafragma acústicamente radiante, tal como un diafragma de cono, por ejemplo. La presente invención busca proporcionar un altavoz que use un transductor en forma de bóveda convexa, que tenga propiedades acústicas mejoradas en comparación con las disposiciones conocidas. 15

El documento US2002/0094107 da a conocer, haciendo referencia a la figura 2, un altavoz que comprende un diafragma 78 frustocónico y una tapa 86 en forma de bóveda ubicada hacia el extremo estrecho del diafragma para impedir la contaminación por polvo. 20

El documento US5907133 da a conocer un dispositivo para la difusión electroacústica que incluye una cesta; un elemento de balance soportado por la cesta, fabricado de madera de balsa o formado con una tira de madera de balsa fijada en sus extremos con una bobina adherida en su parte central; una 25 membrana de madera de balsa soportada por la cesta; una suspensión adyacente a la membrana y soportada por la cesta; y una estructura electroacústica adyacente a la cesta y opuesta al elemento de balance.

El documento WO 99/04599 enseña las ventajas de una 30 garganta de compensación de fase al hacer coincidir una guía de ondas cónica con una unidad de alta frecuencia de bóveda.

Por consiguiente, la invención proporciona un altavoz que comprende una guía de ondas de bocina que tiene una superficie de guía de ondas, y un transductor ubicado en, o 35 adyacente a, una garganta de la guía de ondas de bocina, teniendo el transductor una superficie acústicamente radiante en forma de bóveda convexa sustancialmente rígida que es libre para moverse independientemente de la superficie de guía de ondas, en el que: 5

(a) un ángulo de bocina subtendido entre un eje longitudinal de la guía de ondas de bocina y la superficie de guía de ondas en la garganta de la bocina, está en el intervalo de 20 a 60 grados; y

(b) un ángulo de intersección subtendido entre un plano 10 tangencial a la forma de bóveda de la superficie acústicamente radiante y un plano tangencial a la superficie de guía de ondas en un punto en el que la forma de bóveda o una extrapolación de la forma de bóveda se encuentra con la superficie de guía de ondas o una extrapolación de la 15 superficie de guía de ondas, está en el intervalo de 85 a 110 grados.

Los inventores de la presente invención han encontrado que un altavoz que tiene la combinación de características definida anteriormente puede generar ondas acústicas que 20 tienen una consistencia drásticamente potenciada a lo largo de un intervalo de frecuencias mayor que los conocidos hasta ahora. En particular, los inventores han encontrado que las ondas acústicas generadas por el altavoz de la invención pueden tener una respuesta más consistente a lo largo de un 25 intervalo más amplio de frecuencias y ángulos de dirección, que los altavoces conocidos.

El término “esfericidad” (con respecto a una onda acústica) se usa en esta memoria descriptiva para definir el grado en el que el frente de onda de la onda se aproxima a un 30 segmento de una superficie esférica pulsante. La esfericidad de las ondas acústicas generadas por un transductor en forma de bóveda es importante por dos motivos principales. En primer lugar, cuanto mayor es la esfericidad de una onda acústica, más uniforme (hablando de manera general) será su 35 directividad, es decir el nivel de presión acústica producido por la onda será generalmente más consistente a lo largo de todo su frente de onda. En segundo lugar, una onda acústica que tiene un grado de esfericidad alto evitará generalmente irregularidades de respuesta significativas, particularmente 5 si la esfericidad “corresponde” sustancialmente con la forma de la guía de ondas de bocina a lo largo de la cual se propaga (por ejemplo de tal manera que el frente de onda sea sustancialmente perpendicular a la superficie de guía de ondas cuando el frente de onda se encuentra con la superficie de 10 guía de ondas). Los presentes inventores han encontrado (además de los hallazgos mencionados anteriormente) que las ondas acústicas generadas y propagadas por altavoces según la invención pueden tener un mayor grado de esfericidad que las generadas y propagadas por altavoces conocidos que comprenden 15 un transductor en forma de bóveda convexa y una guía de ondas de bocina.

Los presentes inventores han encontrado que pueden lograrse resultados acústicos especialmente buenos con altavoces según la invención si el ángulo de intersección se 20 encuentra dentro de un intervalo preferido de ángulos que varía con el ángulo de bocina de una manera particular. Por tanto, en algunas realizaciones preferidas de la invención, para ángulos de bocina en el intervalo de 20 a 40 grados, el ángulo de intersección mínimo del intervalo de ángulos de 25 intersección es de 85 grados. Preferiblemente, para ángulos de bocina en el intervalo de desde 40 hasta 50 grados, el ángulo de intersección mínimo del intervalo de ángulos de intersección varía de manera sustancialmente lineal desde 85 hasta 90 grados. Preferiblemente, para ángulos de bocina en el 30 intervalo de desde 50 hasta 60 grados, el ángulo de intersección mínimo del intervalo de ángulos de intersección varía de manera sustancialmente lineal desde 90 hasta 100 grados.

Ventajosamente, para ángulos de bocina en el intervalo de desde 20 hasta 45 grados, el ángulo de intersección máximo del intervalo de ángulos de intersección preferiblemente varía de manera sustancialmente lineal desde 100 hasta 110 grados. Preferiblemente, para ángulos de bocina en el intervalo de 45 5 a 60 grados, el ángulo de intersección máximo del intervalo de ángulos de intersección es de 110 grados.

La superficie acústicamente radiante del transductor tiene forma de bóveda. Al menos en los aspectos más amplios de la invención, la forma de la bóveda puede tener 10 sustancialmente cualquier forma de bóveda, pero preferiblemente la superficie acústicamente radiante de la bóveda es sustancialmente lisa. En algunas realizaciones de la invención, la forma de bóveda de la superficie acústicamente radiante es sustancialmente esferoide, por ejemplo la 15 superficie generada por la semirrevolución de una elipse alrededor de su eje mayor. Sin embargo, para la mayoría de las realizaciones de la invención, más preferiblemente, la forma de bóveda de la superficie acústicamente radiante del transductor es sustancialmente la forma de un segmento de una 20 esfera (es decir la bóveda es preferiblemente una bóveda sustancialmente esférica).

La superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor de altavoces según la invención es sustancialmente rígida. Tal rigidez puede lograrse, por 25 ejemplo, por medio de la elección del material del que se forma la bóveda (a continuación se mencionan algunos materiales preferidos). Adicional o alternativamente, el transductor puede reforzarse con el fin de mejorar o proporcionar su rigidez. Un transductor particularmente 30 preferido para su uso en la presente invención se da a conocer en la solicitud de patente británica presentada por el presente solicitante en la misma fecha que la presente solicitud, y titulada “Electroacoustic Transducer” (“Transductor electroacústico”). Por tanto, en algunas 35 realizaciones preferidas de la presente invención, el transductor comprende una parte frontal que tiene una superficie acústicamente radiante, una parte de soporte que soporta la parte frontal y que se extiende desde la parte frontal (preferiblemente desde una región periférica de la 5 parte frontal) en una dirección alejándose de la superficie acústicamente radiante, y una parte de refuerzo que proporciona rigidez al transductor. La parte de refuerzo se extiende preferiblemente desde la parte de soporte hasta la parte trasera de la parte frontal de tal manera que una parte 10 de la parte de refuerzo está separada de la parte frontal y/o la parte de soporte.

Los inventores también han encontrado que otros criterios pueden garantizar, al menos para algunas realizaciones de la invención, propiedades acústicas 15 potenciadas para el altavoz. Por ejemplo, cualquier separación (en una dirección radial sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la guía de ondas de bocina) en cualquier punto entre la garganta de la guía de ondas de bocina en la superficie de guía de ondas y la superficie acústicamente 20 radiante en forma de bóveda del transductor, preferiblemente no es superior a 2,5 mm, más preferiblemente no superior a 2 mm, por ejemplo de 1,5 mm o menos. Este criterio preferido puede expresarse de otra manera tal como sigue, o un criterio preferido alternativo es tal como sigue: un diámetro mínimo de 25 la garganta de la guía de ondas de bocina en la superficie de guía de ondas preferiblemente no es más de 5 mm mayor que un diámetro máximo de la superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor. Más preferiblemente, el diámetro mínimo de la garganta de la guía de ondas de bocina 30 no es más de 4 mm mayor que un diámetro máximo de la bóveda del transductor, por ejemplo no más de 3 mm mayor. De manera preferible no hay sustancialmente ninguna cavidad que muestre resonancias en el intervalo acústico entre el transductor y la guía de ondas de bocina. 35

En realizaciones preferidas de la invención, la superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor está unida mediante un elemento circundante a un soporte situado alrededor del transductor, siendo al menos parte del elemento circundante flexible. El elemento 5 circundante comprende preferiblemente una banda generalmente anular, siendo flexible al menos parte de su ancho (es decir en la dirección perpendicular al eje longitudinal de la bocina), permitiendo así el movimiento sustancialmente axial de la bóveda que genera las ondas acústicas. Preferiblemente, 10 la superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor está separada del soporte en una dirección radial sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la guía de ondas de bocina, no más de 2,5 mm, por ejemplo no más de 2 mm. Este criterio preferido puede expresarse de otra manera 15 tal como sigue, o un criterio preferido alternativo es tal como sigue: un diámetro mínimo del soporte situado alrededor del transductor preferiblemente no es más de 5 mm mayor, por ejemplo no más de 4 mm mayor, que un diámetro máximo de la superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del 20 transductor.

Tal como se mencionó anteriormente, el ángulo de bocina (subtendido entre un eje longitudinal de la guía de ondas de bocina y la superficie de guía de ondas en la garganta de la bocina) para altavoces según la invención es de entre 20 25 grados y 60 grados. Preferiblemente, el ángulo de bocina no es superior a 55 grados, especialmente no superior a 50 grados. Preferiblemente el ángulo de bocina es de al menos 25 grados, más preferiblemente de al menos 30 grados, especialmente de al menos 35 grados, por ejemplo de 40 grados. 30

En al menos algunas realizaciones de la invención, la guía de ondas de bocina tiene una sección transversal que no es circular perpendicular a su eje longitudinal. Por ejemplo, la bocina puede tener una sección transversal ovalada, o de hecho de sustancialmente cualquier forma. Sin embargo, para 35 muchas realizaciones de la invención, la guía de ondas de bocina tiene una sección transversal sustancialmente circular perpendicular a su eje longitudinal.

La guía de ondas de bocina puede ser sustancialmente frustocónica (es decir la guía de ondas de bocina puede ser 5 sustancialmente cónica pero truncada en la garganta de la bocina). Sin embargo, la guía de ondas de bocina puede ser acampanada, por ejemplo acampanada de tal manera que siga una curva sustancialmente exponencial, o una curva sustancialmente parabólica, u otra curva acampanada. También son posibles 10 otras formas de guía de ondas de bocina.

Preferiblemente la guía de ondas de bocina tiene una longitud axial de al menos 1,5 veces la altura de la bóveda del transductor, más preferiblemente al menos 2,0 veces la altura de la bóveda del transductor. La altura de la bóveda 15 del transductor se define medida a lo largo del eje longitudinal de la guía de ondas de bocina desde el punto de intersección de la forma de bóveda de la superficie acústicamente radiante del transductor con la superficie de guía de ondas (o extrapolaciones de las mismas) hasta la 20 superficie acústicamente radiante de la bóveda en la que interseca el eje longitudinal de la bocina (es decir, la altura de la bóveda es su altura medida a lo largo del eje longitudinal de la bocina). La longitud axial de la bocina se define medida a lo largo del eje de la bocina desde el borde 25 más interior de la superficie de guía de ondas (la garganta) hasta el borde más exterior de la superficie de guía de ondas (la boca).

Tal como se indicó anteriormente, la guía de ondas de bocina puede ser una guía de ondas estática, o puede ser por 30 sí misma un diafragma acústicamente radiante, por ejemplo un diafragma de cono. Por consiguiente, en algunas realizaciones de la invención, la guía de ondas de bocina puede comprender un diafragma acústicamente radiante accionado. El diafragma puede accionarse de manera sustancialmente independiente del 35 transductor en forma de bóveda, por ejemplo de tal manera que el diafragma esté dispuesto para irradiar ondas acústicas de frecuencia generalmente inferior a la del transductor en forma de bóveda. Alternativamente, el diafragma y el transductor en forma de bóveda pueden accionarse juntos sustancialmente como 5 una unidad, por ejemplo. Por consiguiente, el altavoz incluye preferiblemente una o más unidades de accionamiento para accionar el diafragma y/o el transductor en forma de bóveda. Un ejemplo de una disposición adecuada (aunque al menos con un ángulo de intersección diferente al de la presente invención) 10 en la que la propia guía de ondas de bocina comprende un diafragma acústicamente radiante, se da a conocer en la patente estadounidense n.º 5.548.657.

El transductor en forma de bóveda se forma preferiblemente a partir de un material de baja densidad 15 sustancialmente rígido, por ejemplo un material de metal o de aleación de metal, un material compuesto, un material de plástico, o un material de cerámica. Algunos metales preferidos para formar un material de metal o de aleación de metal adecuado incluyen: titanio; aluminio; y berilio. La 20 superficie acústicamente radiante del transductor en forma de bóveda puede formarse a partir de un material especial, por ejemplo diamante (especialmente diamante químicamente depositado).

La guía de ondas de bocina puede formarse a partir de 25 cualquier material adecuado, por ejemplo un material de metal o de aleación de metal, un material compuesto, un material de plástico, un material textil, o un material de cerámica. Para las realizaciones de la invención en las que la guía de ondas de bocina es un diafragma acústicamente radiante, se forma 30 preferiblemente a partir de un material de plástico o un material textil, por ejemplo. En algunos casos puede preferirse metal o papel.

En algunas realizaciones de la invención, el altavoz puede incluir uno o más transductores adicionales y/o diafragmas acústicamente radiantes accionados, por ejemplo.

Un segundo aspecto de la invención proporciona un sistema de altavoces que comprende una pluralidad de altavoces 5 según el primer aspecto de la invención.

Otras características opcionales y preferidas de la invención se describen a continuación y en las reivindicaciones dependientes.

Ahora se describirán ejemplos de algunas realizaciones 10 preferidas de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra, esquemáticamente y en sección transversal, parte de un altavoz según la presente invención;

la figura 2 muestra un detalle de la figura 1; 15

la figura 3 es una ilustración esquemática del “ángulo de intersección” (tal como se define en el presente documento) de un altavoz según la invención;

la figura 4 ((a) a (f)) muestra representaciones gráficas del nivel de presión acústica (en dB) frente a la 20 frecuencia acústica (en Hz, y también en número de onda normalizado ka) modeladas para un altavoz según la invención a seis ángulos de bocina diferentes, y a diversos ángulos de intersección diferentes para cada ángulo de bocina;

la figura 5 es una representación gráfica que muestra 25 algunos intervalos preferidos de ángulo de intersección como función de ángulo de bocina, para altavoces según la invención;

las figuras 6(a) y 6(b) ilustran esquemáticamente algunas de las dimensiones de altavoces preferidos según la 30 invención;

la figura 7 ((a) y (b)) muestra resultados de modelado informático de elementos finitos para diversos valores relativos de dimensiones particulares de altavoces según la invención; y 35

la figura 8 muestra resultados de modelado informático de elementos finitos para un ejemplo particular de un altavoz según la invención.

Las figuras 1 y 2 muestran, esquemáticamente y en sección transversal, parte de un altavoz 1 según la presente 5 invención (ambas figuras muestran sólo una mitad del altavoz en un lado de un eje 12 longitudinal. El altavoz es simétrico alrededor del eje). El altavoz 1 comprende una guía 3 de ondas de bocina que tiene una superficie 5 de guía de ondas, y un transductor 7 en forma de bóveda convexa ubicado generalmente 10 en la garganta 9 de la guía de ondas de bocina. El transductor 7 en forma de bóveda convexa tiene una superficie 11 acústicamente radiante sustancialmente rígida, que tiene forma sustancialmente de un segmento de una esfera (es decir la curvatura de la superficie 11 es una curvatura sustancialmente 15 esférica). La guía 3 de ondas de bocina es una guía de ondas estática acampanada generalmente frustocónica que tiene un eje 12 longitudinal. Un elemento 31 circundante del transductor 7 en forma de bóveda está unido a un soporte 13 detrás de la garganta 9 de la guía 3 de ondas de bocina. 20

Una unidad 15 de accionamiento del transductor 7 en forma de bóveda comprende una caja 17, un imán 19 en forma de disco y una pieza 21 polar interior en forma de disco. La caja 17 es sustancialmente cilíndrica y tiene una abertura 23 para alojar el imán 19 en forma de disco y la pieza 21 polar 25 interior. La abertura 23 está definida por un reborde 25 que se extiende radialmente hacia dentro que forma una pieza polar exterior de la unidad 15 de accionamiento. Un cuerpo 27 (o soporte) sustancialmente cilíndrico del transductor 7 en forma de bóveda lleva una bobina 29 de un conductor eléctrico (por 30 ejemplo un alambre) que se enrolla alrededor del cuerpo 27. La bobina 29 y el cuerpo 27 se extienden entre las piezas 21 y 25 polares interior y exterior de la unidad de accionamiento. El transductor 7 en forma de bóveda se acciona sustancialmente a lo largo del eje 12 por la unidad de accionamiento, y se 35 estabiliza por el elemento 31 circundante flexible. Preferiblemente al menos el 50% exterior del ancho radial del elemento 31 circundante está solapado por la garganta 9 de la guía de ondas de bocina.

La figura 3 es una ilustración esquemática del “ángulo 5 de intersección” (tal como se define en el presente documento) de un altavoz según la invención. Tal como se ilustra, el ángulo de intersección es un ángulo subtendido entre un 33 tangencial a la curvatura esférica de la superficie 11 acústicamente radiante y un plano 35 tangencial a la 10 superficie 5 de guía de ondas de la guía 3 de ondas de bocina en un punto en el que la curva esférica se encuentra con una superficie 37 imaginaria extrapolada a partir de la superficie de guía de ondas. El ángulo de intersección ilustrado en la figura 3 es de 87 grados, tal como se indica. 15

La figura 4 muestra representaciones gráficas de los resultados del modelado informático de análisis de elementos finitos del nivel de presión acústica (en dB) frente a la frecuencia acústica (en Hz) modeladas para un altavoz según la invención a seis ángulos de bocina diferentes y a diversos 20 ángulos de intersección. El modelado informático supone, por motivos de simplicidad, que el transductor en forma de bóveda convexa tiene una superficie acústicamente radiante en forma de un segmento de una esfera, y que la superficie se acciona a lo largo del eje longitudinal de una guía de ondas de bocina 25 cónica que se extiende infinitamente.

Como sabe el experto en la técnica, con el fin de que un altavoz funcione adecuadamente es necesario que el nivel de presión acústica de los sonidos producidos por el altavoz sea lo más suave e intenso como sea posible (para una potencia de 30 entrada dada) a lo largo sustancialmente de la totalidad del intervalo de frecuencia acústica de funcionamiento del altavoz. Para altavoces preferidos según la invención, el intervalo de frecuencia de funcionamiento será normalmente de desde aproximadamente 2 kHz hasta aproximadamente 20 kHz (o 35 posiblemente superior; para sistemas de discos compactos de superaudio (SACD, “Super Audio Compact Disc”), por ejemplo, el intervalo de frecuencia de funcionamiento se extiende por encima de 20 kHz). Por tanto se desea que los altavoces según la invención tengan una respuesta de nivel de presión acústica 5 a lo largo de este intervalo de frecuencia que sea lo más suave e intensa posible. Como también sabe el experto en la técnica, el nivel de presión acústica variará normalmente (para un altavoz particular) con la dirección con respecto al altavoz en el que se mide el nivel de presión acústica (o se 10 modela). Por consiguiente, el modelado informático de la presente invención se llevó a cabo a dos “direcciones” principales con respecto al transductor en forma de bóveda, concretamente “en el eje” y en la superficie de guía de ondas de la bocina. 15

Las figuras 4 (a) a 4 (f) muestran los resultados del modelado para una guía de ondas de bocina que tiene un ángulo de bocina de 20, 30, 35, 40, 50 y 60 grados, respectivamente, y a diversos ángulos de intersección diferentes para cada ángulo de bocina. En cada caso, tal como se mencionó 20 anteriormente, el nivel de presión acústica (“SPL”) se modeló en el eje longitudinal de la bocina (“en el eje”), y en la superficie de guía de ondas de la bocina (“fuera del eje”). Cada gráfico muestra una serie superior de diagramas, y una serie inferior separada de diagramas, comprendiendo cada 25 diagrama resultados de modelado para un ángulo de bocina especificado particular y un ángulo de intersección especificado particular. La serie superior muestra los resultados de modelado para el SPL en el eje, y la serie inferior muestra la diferencia entre los resultados de 30 modelado en el eje y fuera del eje a cada uno de tres de los ángulos de intersección.

Cada diagrama mostrado en la figura 4 es un diagrama del nivel de presión acústica (en dB) frente a la frecuencia acústica (en Hz). Los resultados mostrados son para un 35 diámetro de garganta de 25 mm y un diámetro de superficie acústicamente radiante en forma de bóveda de 25 mm. Sin embargo, los diagramas también se muestran como nivel de presión acústica (en dB) frente al número de onda normalizado (ka): 5

- donde:

r = radio de garganta

λ = longitud de onda acústica

Adicionalmente, la pendiente (inclinación) normal de 10 cada diagrama de SPL se ha nivelado sustancialmente aplicando una pendiente de 6 dB por octava al diagrama, de modo que se muestra claramente cualquier desviación de un diagrama de línea sustancialmente recta.

Los resultados de modelado ilustrados gráficamente en la 15 figura 4 muestran claramente que para los altavoces modelados que se encuentran dentro del alcance de la presente invención, es decir que tienen un ángulo de intersección en el intervalo de 85 grados a 110 grados y un ángulo de bocina en el intervalo de 20 a 60 grados, la respuesta de nivel de presión 20 acústica tanto “en el eje” como en la superficie de la guía de ondas de bocina es significativamente más suave que para los altavoces modelados que se encuentran fuera del intervalo definido de ángulos de intersección, es decir fuera del alcance de la invención. Para los ángulos de intersección que 25 se encuentran dentro de los intervalos preferidos de ángulos de intersección, la respuesta de nivel de presión acústica modelada es de manera muy significativa más suave que para ángulos de intersección que se encuentran fuera del alcance de la invención. 30

Los intervalos preferidos de ángulos de intersección a diversos ángulos de bocina se han mencionado anteriormente. En resumen, son tal como sigue. Para ángulos de bocina en el intervalo de 20 a 40 grados, el ángulo de intersección mínimo del intervalo de ángulos de intersección es de 85 grados. Para ángulos de bocina en el intervalo de desde 40 hasta 50 grados, el ángulo de intersección mínimo del intervalo de ángulos de intersección preferiblemente varía de manera sustancialmente lineal desde 85 hasta 90 grados. Para ángulos de bocina en el 5 intervalo de desde 50 hasta 60 grados, el ángulo de intersección mínimo del intervalo de ángulos de intersección preferiblemente varía de manera sustancialmente lineal desde 90 hasta 100 grados. Para ángulos de bocina en el intervalo de desde 20 hasta 45 grados, el ángulo de intersección máximo del 10 intervalo de ángulos de intersección preferiblemente varía de manera sustancialmente lineal desde 100 hasta 110 grados. Para ángulos de bocina en el intervalo de 45 a 60 grados, el ángulo de intersección máximo del intervalo de ángulos de intersección es de 110 grados. Estos intervalos preferidos se 15 ilustran gráficamente en la figura 5. Los ángulos de intersección preferidos a cada ángulo de bocina se encuentran en los límites, o dentro, del área mostrada en la gráfica.

Las figuras 6(a) y 6(b) ilustran esquemáticamente algunas de las dimensiones de altavoces preferidos según la 20 invención. La figura 6(a) muestra el diámetro D1 de la superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor, el diámetro D2 de la garganta de la guía de ondas de bocina en la superficie de guía de ondas, y el diámetro D3 del soporte situado alrededor del transductor y al que está 25 unido el elemento circundante. La figura 6(b) muestra una separación (o hueco) G (que es igual a (D2 - D1)/2) entre la superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor y la garganta de la guía de ondas de bocina en la superficie de guía de ondas. La figura 6(b) también muestra 30 una separación W (que es igual a (D3 - D1)/2) entre la superficie acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor y el soporte situado alrededor del transductor. Esta separación W normalmente también corresponde con el ancho de un elemento circundante que se extiende entre la bóveda del transductor y el soporte.

La figura 7 ((a) y (b)) muestra resultados de modelado informático de elementos finitos para diversos valores relativos de D1, D2 y D3. La figura 7(a) muestra el efecto de 5 variar la separación G entre la garganta de la guía de ondas de bocina y la superficie en forma de bóveda del transductor, es decir (D2 - D1)/2. Los diagramas del nivel de presión acústica modelado (SPL, en dB) frente a la frecuencia acústica (en Hz) muestran que para separaciones G de 2 mm o menos (es 10 decir D2 - D1 es de 4 mm o menos) la respuesta de SPL es mucho más suave (es decir está mucho más cerca de ser constante) que para separaciones G de 3 mm o 4 mm (es decir D2 - D1 es de 6 mm u 8 mm) hasta al menos 20 kHz (que está aproximadamente en el, o se acerca al, límite de alta frecuencia de audición 15 humana).

La figura 7(b) muestra el efecto de variar la separación W entre el soporte y la superficie en forma de bóveda del transductor, es decir (D3 - D1)/2. Los diagramas del nivel de presión acústica modelado (SPL, en dB) frente a la frecuencia 20 acústica (en Hz) muestran que para separaciones W de 2,5 mm o menos (es decir D3 - D1 es de 5 mm o menos) la respuesta de SPL es mucho más suave (es decir está mucho más cerca de ser constante) que para separaciones W de 3 mm ó 4 mm (es decir D3 - D1 es de 6 mm u 8 mm) hasta al menos 20 kHz (debe observarse 25 que aunque D3=D1 es un caso acústico ideal, es un diseño mecánicamente difícil (o quizás imposible) de lograr).

La figura 8 muestra resultados de modelado informático de elementos finitos para un altavoz según la invención, que tiene un transductor en forma de bóveda con un diámetro de 45 30 mm en una guía de ondas de bocina, que tiene un ángulo de intersección de 87,5 grados, un ángulo de bocina (en la garganta) de 40 grados, y teniendo la guía de ondas de bocina una acampanamiento exponencial con una tasa de acampanamiento que supone una frecuencia de corte de 2 kHz (la tasa de 35 acampanamiento se refiere a la distancia recorrida para que la zona de la bocina aumente por un factor fijado. Para una guía de ondas de bocina exponencial esta distancia es sustancialmente constante a lo largo de toda la longitud de la bocina). Los resultados muestran el nivel de presión acústica 5 modelado (en dB) frente a la frecuencia acústica (en Hz) a diversas orientaciones (ángulos) con respecto al eje longitudinal de la guía de ondas de bocina. Los resultados muestran que la respuesta de SPL es muy suave (es decir está muy cerca de ser constante) hasta 20 kHz para todas las 10 orientaciones desde 0 hasta 60 grados con respecto al eje longitudinal de la guía de ondas de bocina. Esto significa que no sólo la respuesta de SPL del altavoz es consistente hasta 20 kHz, sino que la directividad del altavoz también es consistente, es decir hay poca variación en el ángulo de 15 presión acústica con la variación en la dirección con respecto al altavoz. Los inventores creen que es poco probable conseguir tales resultados, si no imposible, sin la presente invención.

Claims

20 REIVINDICACIONES

1. Altavoz (1) que comprende una guía (3) de ondas de bocina que tiene una superficie (5) de guía de ondas, y un transductor (7) ubicado en, o adyacente a, una garganta (9) de la guía de ondas de bocina, teniendo el 5 transductor (7) una superficie (11) acústicamente radiante en forma de bóveda convexa sustancialmente rígida que es libre para moverse independientemente de la superficie (5) de guía de ondas, en el que:

(a) un ángulo de bocina subtendido entre un eje (12) 10 longitudinal de la guía (3) de ondas de bocina y la superficie (5) de guía de ondas en la garganta (9) de la bocina, está en el intervalo de 20 a 60 grados; y

(b) un ángulo de intersección subtendido entre un plano (33) tangencial a la forma de bóveda de la 15 superficie (11) acústicamente radiante y un plano (37) tangencial a la superficie (5) de guía de ondas en un punto en el que la forma de bóveda o una extrapolación de la forma de bóveda se encuentra con la superficie de guía de ondas o una extrapolación 20 (37) de la superficie de guía de ondas, está en el intervalo de 85 a 110 grados.
2. Altavoz (1) según la reivindicación 1, en el que, para ángulos de bocina en el intervalo de 20 a 40 grados, el ángulo de intersección mínimo es de 85 grados. 25
3. Altavoz (1) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que, para ángulos de bocina en el intervalo de desde 40 hasta 50 grados, el ángulo de intersección mínimo varía de manera sustancialmente lineal desde 85 hasta 90 grados. 30
4. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que, para ángulos de bocina en el intervalo de desde 50 hasta 60 grados, el ángulo de intersección mínimo varía de manera sustancialmente lineal desde 90 hasta 100 grados. 35
5. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que, para ángulos de bocina en el intervalo de desde 20 hasta 45 grados, el ángulo de intersección máximo varía de manera sustancialmente lineal desde 100 hasta 110 grados. 5
6. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que, para ángulos de bocina en el intervalo de 45 a 60 grados, el ángulo de intersección máximo es de 110 grados.
7. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en 10 el que la forma de bóveda de la superficie (11) acústicamente radiante del transductor (7) es sustancialmente esferoide.
8. Altavoz (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la forma de bóveda de la superficie 15 (11) acústicamente radiante del transductor es sustancialmente la forma de un segmento de una esfera.
9. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que cualquier separación, en una dirección radial sustancialmente perpendicular al eje (12) longitudinal 20 de la guía (3) de ondas de bocina, en cualquier punto entre la garganta (9) de la guía (3) de ondas de bocina en la superficie (5) de guía de ondas y la superficie (11) acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor, no es superior a 2,5 mm. 25
10. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que un diámetro mínimo de la garganta (9) de la guía (3) de ondas de bocina en la superficie (5) de guía de ondas no es más de 5 mm mayor que un diámetro máximo de la superficie (11) acústicamente radiante en forma de 30 bóveda del transductor.
11. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que la superficie (11) acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor está unida mediante un elemento (31) circundante a un soporte (13) situado 35 alrededor del transductor (7), siendo al menos parte del elemento (31) circundante flexible.
12. Altavoz (1) según la reivindicación 11, en el que la superficie (11) acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor está separada del soporte (13) 5 situado alrededor del transductor (7) en una dirección radial sustancialmente perpendicular al eje (12) longitudinal de la guía (3) de ondas de bocina, no más de 2,5 mm.
13. Altavoz (1) según la reivindicación 11 o la 10 reivindicación 12, en el que un diámetro mínimo del soporte (13) situado alrededor del transductor (7) no es más de 5 mm mayor que un diámetro máximo de la superficie (11) acústicamente radiante en forma de bóveda del transductor. 15
14. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que la guía (3) de ondas de bocina tiene una longitud axial de al menos 1,5 veces la altura de la bóveda del transductor (7).
15. Altavoz (1) según la reivindicación 14, en el que la 20 guía (3) de ondas de bocina tiene una longitud axial de al menos 2,0 veces la altura de la bóveda del transductor (7).
16. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que la guía (3) de ondas de bocina tiene una sección 25 transversal que no es circular perpendicular a su eje (12) longitudinal.
17. Altavoz (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la guía (3) de ondas de bocina tiene una sección transversal sustancialmente circular 30 perpendicular a su eje (12) longitudinal.
18. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que la guía (3) de ondas de bocina es sustancialmente frustocónica.
19. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que la guía (3) de ondas de bocina es acampanada.
20. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que la guía (3) de ondas de bocina comprende un diafragma acústicamente radiante accionado. 5
21. Altavoz (1) según la reivindicación 20, en el que el diafragma se acciona de manera sustancialmente independiente del transductor (7) en forma de bóveda.
22. Altavoz (1) según la reivindicación 21, en el que el diafragma está dispuesto para irradiar ondas acústicas 10 de frecuencia generalmente inferior a la del transductor (7) en forma de bóveda.
23. Altavoz (1) según la reivindicación 20, en el que el diafragma y el transductor (7) en forma de bóveda se accionan juntos sustancialmente como una unidad. 15
24. Altavoz (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, que incluye una unidad (15) de accionamiento para accionar el diafragma.
25. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, que incluye una unidad de accionamiento para accionar el 20 transductor (7) en forma de bóveda.
26. Altavoz (1) según cualquier reivindicación anterior, que incluye uno o más transductores adicionales y/o diafragmas acústicamente radiantes accionados.
27. Sistema de altavoces que comprende una pluralidad de 25 altavoces (1) según cualquier reivindicación anterior.