KR100816115B1 - 평면형 스피커 - Google Patents

Abstract

특정 다중층 구성의 음향 공진기 판(18)을 갖춘 평면형 스피커(10)가 개시되어 있다. 공진기(18)는 편평하게 이격된 관계로 유지되는 상층(100) 및 하층(102)을 갖는다. 내부 챔버와 자체 긴장 상태에서, 상층 및 하층을 이격되게 유지하기 위해 구동기 벽 또는 리브(104)가 존재한다. 공진기 층 및 분할벽이 밀봉되거나 되지 않는 복수개의 내부 통로 또는 챔버를 형성한다. 평면형 스피커(10)는 장착판(12)과 장착판에 부착된 공진기 구동기(16)를 갖춘 프레임 조립체(14)를 포함한다. 구동기(16)는 전기 신호에 반응하며 구동기의 이동에 따라 이동가능한 라디에이터(24)에 부착된다. 평면형으로 이격된 공진기(18)는 라디에이터(24) 및 프레임(14)에 부착되며, 진동시에 음향을 발생한다. 공진기의 (높이 대 폭)종횡비는 바람직하게 대략 1.3 또는 그 이상이다.

공진기, 평면형 스피커, 라디에이터, 분할벽, 구동기

Description

평면형 스피커 {PLANAR LOUDSPEAKER}

본 발명은 스피커에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 평면 장방형상을 갖는 평면형 스피커에 관한 것이다.

대부분의 스피커는 전자석 구동기 조립체에 부착된 콘 형상의 다이어프램(CONE SHAPED DIAPHRAM)으로 구성되어 있다. 그러나, 종래의 수단은 스피커의 효율을 향상시키기 위해, 또는 그러한 스피커에 의해 확성된 음향의 음질과 대역폭을 증가시키기 위해 커다란 스피커 엔클로저를 요구했다. 많은 대체 스피커 설계가 스피커의 크기와 특히 두께를 감소시키기 위해 제안되었다. 비록 이러한 수단의 사용이 소정 스피커의 두께 감소를 허용하지만, 그 스피커들은 통상 종래의 콘형 스피커와 동일한 음질 또는 출력 수준을 내지는 못한다.

근래에는 열악한 환경 조건에도 극히 저항력이 있고, 스피커 수명의 전반을 통해 폭넓은 대역폭에 걸쳐 높은 출력 음향 수준을 낼 수 있는 저렴하고 박형인 소형의 스피커를 생산한 필요가 있다. 이러한 적용예는 자동차 산업, 컴퓨터 산업 등을 포함한다. 스피커 발전 단계에 있어서 종래 수단은 통상 이러한 필요성을 충족시킬 수 없었다.

따라서, 스피커 수명의 전반을 통해 폭넓은 대역폭에 걸쳐 높은 출력 음향 수준을 낼 수 있으며, 제한된 공간에서 사용을 위한 보다 소형의 평면 또는 평면형 형식의 스피커 제작의 필요성이 인식되었다.

종래 스피커를 위한 가장 공통적인 스피커 구동기 조립체는 콘 형상의 다이어프램에 부착된 영구 자석과 음성 코일을 사용하는데, 음성 코일을 통과하는 요동하는 전류의 통로는 다이어프램이 진동하도록 한다. 다이어프램이 진동할 때, 음향으로 인식되는 공중파가 생성된다. 종래의 콘 스피커를 갖는 종래의 음성 코일 드라이브 유닛은 매우 비효율적이라서, 인가된 전기 에너지의 약 5 ％ 미만을 음향 에너지로 전환한다. 이러한 유닛의 효율을 개선하기 위한 시도는 바람직하지 못하게도 커다란 스피커 구획 등을 요구한다.

대형 스피커는 많은 단점을 갖는다. 예컨대, 이러한 스피커에 내재된 큰 기계적 관성은 진동할 수 있는 주파수 범위, 다시 말해 그들이 생산할 수 있는 대역폭을 감소시킨다. 또 다른 단점은 이 스피커들은 매우 제한되고 작은 공간에 설치를 요구하는 적용예에는 사용될 수 없다는 것이다. 예를 들면, 자동차 도어 패널 등의 이러한 적용예는 비교적 평면형이며 소형인 스피커 구조를 통상 요구한다.

음성 코일 조립체에 대한 다른 스피커 구동기는 압전 변환 소자이다. 압전 변환 소자는 공급된 전압을 받을 때 기계적으로 진동하는 결정질 재료를 사용한다. 압전형 스피커가 더욱 소형인 스피커 구조에 사용될 수 있지만, 생성된 결정질 진동은 재생 가능한 음향의 폭넓은 대역폭과 음향 출력의 실제 수준을 생성할 수 없다. 따라서, 압전 변환 소자 스피커는 통상 제한된 공간의 적용예에서 요구되는 음향 재생 음질과 높은 수준의 음향 출력을 달성하도록 이용될 수 없다.

다른 대체 스피커 드라이브 조립체는 평판 또는 메쉬와 결합되는 음향 라디에이터로서 시트 또는 막을 이용하는 정전 구동기이다. 통상, 막 및 판은 축전기로서 함께 작용한다. 오디오 신호는 축전기를 가로질러 인가되는 높은 직류 분극 전압과 혼합된다. 높은 직류 분극 전압이 오디오 신호에 따라 변동할 때, 축전기를 가로지르는 정전하는 변동한다. 전하가 변동할 때, 판들 사이의 힘도 변하며, 따라서 막이 진동하게 된다. 그러나, 정전 구동기는 작동할 고가의 직류 전압원과 변압기를 요구하여서, 스피커의 제조 비용과 치수를 증가시킨다. 따라서, 정전 스피커는 본래 고가이고 부피가 크며, 통상적인 적용예뿐만 아니라 제한된 공간의 적용예에서는 더욱 허용될 수 없다.

비교적 소형인 평면형 스피커 수단은 종래의 음성 코일 또는 압전 구동기 중 하나에 직접 연결함으로써 공진기로서 고형 패널을 이용한다. 그러나, 진동 특성이 복합적인 굽힘 작용에 합치하지 않는다면 고형 패널 공진기가 폭넓은 음향 대역폭을 생성하는 것은 어렵다. 적절히 응답하도록 강성 패널을 구성하기 위해, 패널은 엄격한 공차에 대해 정밀하게 제조되고 조립되어야 한다. 이는 시간 소비적이고 고가이며, 스피커 설계에 매우 바람직하지 못하다. 따라서, 강성 패널의 평면형 스피커의 사용은 제한된 공간의 적용예에는 바람직하지 못하다.

다른 종래의 평면형 스피커 설계는 프레임 내의 인장성 예비 응력이 가해지는 단일의 얇은 시트 또는 막 멤브레인을 이용한다. 단일의 얇은 시트는 음향 공진기로서 기능한다. 막 멤브레인이 강성 패널 다이어프램의 비용을 없애지만, 이는 많은 결점도 가진다. 예를 들면, 이는 조립 중에 적절한 예비 응력을 얻기 어 렵다. 더욱이, 예비 응력은 시간 내내 양질의 오디오 성능을 생성하도록 스피커의 수명 기간에 걸쳐 필수적으로 일정하게 유지되어야 한다. 막 멤브레인에 대한 노화와 열 효과가 예비 응력의 양을 시간에 따라 대체로 감소시키는 경향이 있기 때문에, 이러한 예비 응력을 유지하는 것은 어렵다. 박형 멤브레인 스피커의 다른 단점은 스피커의 음질을 상당히 감소시킬 수 있는 천공과 같은 물리적 손상에 매우 취약하다는 것이다. 따라서, 제한된 공간의 적용예에 사용 가능하더라도 박형 막 멤브레인 평면형 스피커는 스피커의 수명에 걸쳐 일정하고 반복적으로 고 음질의 출력을 만족스럽게 생성하지 못한다.

이전에 제안된 수단들은 예컨대, 요꼬야마(Yokoyama)에게 허여된 미국 특허 제5,009,281호를 포함한다. 요꼬야마는 진동기의 다이어프램이 직접적으로 방사하고 또한 공진기를 구동시키는 음향 장치의 몇몇 실시예를 제안한다. 개시된 공진기는 평면형 패널이 아니라 챔버의 형태이다. 또한, 요꼬야마의 특허는 종래 기술의 변환기의 목록과 같은 카탈로그를 포함한다. 포크(Polk)에게 허여된 미국 특허 제4,903,300호는 벽 공동 내에 사용하기 위한 평면형 스피커를 개시하나, 원하는 출력을 얻기 위해 벽 공간의 전체 부피를 사용한다. 쿠마다(Kumada) 등에게 허여된 미국 특허 제4,352,961호는 압전 구동기가 손목 시계에 사용되는 평면형 스피커를 개시한다. 구동기는 손목 시계의 투명한 면에 장착되는데, 이는 공진기로서 사용된다. 압전 구동기를 구비한 다른 박형 프로파일 음향 장치가 쿠마다에게 허여된 미국 특허 제4,471,258호에 개시된다. 스캐그스(Skaggs)에게 허여된 미국 특허 제4,714,133호는 종래 콘 스피커가 방사체에 음향적으로 연결된 스피커 구조를 개 시한다. 카사이(Kasai) 등에게 허여된 미국 특허 제4,551,849호는 얇은 자동차용 음향 시스템이 구동기에 의해 직접 구동되는 차량 패널을 사용하는 것을 개시한다. 유사하게, 야나기시마(Yanagishima) 등에게 허여된 미국 특허 제4,514,599호는 차량 패널이 스피커의 구동기에 의해 구동되는 자동차용 차량 음향 시스템을 개시한다. 워터스(Watters) 등에게 허여된 미국 특허 제3,347,335호는 평면형 음향 라디에이터와 같은 2개의 단단한 시트 사이에 개재된 벌집형상 코어의 사용을 제안한다. 매츠다(Matsuda) 등에게 허여된 미국 특허 제4,122,314호는 다이어프램이 샌드위치 구조의 형태인 평면 진동 다이어프램을 구비한 스피커를 개시한다. 구엔더(Guenther) 등에게 허여된 미국 특허 제6,097,829호는 샌드위치 구조를 사용하여 제조된 평면형-평면 다이어프램을 개시한다. 유사하게, 발로우(Barlow) 등에게 허여된 미국 특허 제3,111,187호는 샌드위치 구조를 사용하여 제조된 평면형 패널 다이어프램을 개시한다. 피어슨(Pearson)에게 허여된 미국 특허 제3,861,495호는 콘형 스피커가 신축식 절두원추형 부재를 통해 평면형 진동 패널에 음향적으로 연결된 스피커를 개시한다. 무레이즈(Murase)에게 허여된 미국 특허 제3,674,109호는 스피커를 위한 열가소성 적층식 진동판을 개시하는데, 이는 중심 위치된 콘 부분과 콘 부분을 둘러싸는 평면형 부분을 포함한다. 콘 부분은 전체 다이어프램 영역의 단지 일부이다. 매츠다(Matsuda) 등에게 허여된 미국 특허 제4,252,211호는 복수의 이격된 자기 구동기에 의해 구동되는 평판 다이어프램을 구비한 스피커를 개시한다. 매츠다 등에게 허여된 미국 특허 제4,198,550호는 엣지가 보강된 평면형 패널 샌드위치 다이어프램을 개시한다.

따라서, 스피커의 전체 수명 기간을 통해 넓은 대역폭에 대해 고음질의 음향을 연속적으로 반복해서 방출하는 소형의 평면형 스피커를 개발하는 것이 바람직하다. 또한, 음향 특성이 온도, 습도 및 방사 등의 변화에 의해 사실상 영향받지 않는 스피커를 개발하는 것이 바람직하다. 또한, 노화의 영향에 대해 저항력이 있고 생산하기에 저렴한 스피커를 개발하는 것이 바람직하다. 또한, 천공 등의 물리적 손상으로 인한 음향의 열화에 대하여 저항력이 있는 스피커를 개발하는 것이 바람직하다. 종래 기술의 이러한 어려움이 본 발명에 따라서 극복된다.

본 발명의 목적은 스피커의 수명 기간동안 넓은 대역폭에 대해 고음질의 음향 출력 수준을 방출하는 박형의 평면형 스피커를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 온도, 습도 및 방사 등의 환경적 변화와 스피커 성능을 악화시킬수 있는 노화의 영향에 노출되어도 고음질의 음향 재생을 유지할 수 있는 스피커를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조하기에 저렴한 평면형 스피커를 제공함으로써 제조 원가를 최소화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 단일 벽 스피커 진동판보다 천공 등의 물리적 손상에 대해 더욱 저항력이 있는 평면형 스피커를 제조하는 것이다.

특정의 평면형 스피커는 평면형으로 이격된 층상의 공진기가 외향으로 확개된 라디에이터를 통해 구동기에 부착되도록 개시된다. 특정의 공진기는 기능적으로 상층과 하층을 구비한 다중 층상의 구조를 포함한다. 상기 층들은 사이에 위치 된 분할벽에 의해 이격 관계로 유지된다. 분할벽 및 각각의 층들은 공진기 내에서 챔버 또는 내부 통로를 한정한다. 공진기는 자체 인장 상태를 유지하고 분할벽은 많은 구성으로 정렬될 수 있다. 바람직한 실시예에서 분할벽은 이격되고 선형이고 평행한 관계로 정렬되고, 이것은 공진기 내에서 내부 통로를 형성한다. 이러한 구성은 또한 공진기의 주연부에 내부 통로의 개방 단부를 형성한다. 공진기는 예를 들어 압출 또는 레이-업 절차에 의해 형성될 수 있다. 공진기가 압출의 순간에 완전히 형성되는 압출 절차는 이용 가능한 공진기 형성 절차들 중 일반적으로 가장 덜 고가이다. 레이-업 절차는 예를 들어 주름형, 물결형 또는 나선형의 분할벽을 구비한 공진기를 형성에 알맞다. 다른 실시예에서, 분할벽에 의해 한정된 내부 통로는 개개의 셀을 형성한다. 분할벽에 의해 한정된 이러한 셀은 원형, 정방형, 사다리꼴형, 육각형 및 팔각형 등과 같은 많은 형상으로 형상을 취할 수 있다. 이러한 실시예에서 개개 셀은 벌집 모양의 구성으로 형성된다.

본 발명의 특정의 공진기는 재료의 기초가 되는 폴리머, 금속 호일 및 셀룰로오스와 같은 많은 재료로부터 형성될 수 있다. 필요하다면 하나 이상의 재료가 하나의 공진기에 사용될 수 있다. 또한, 평면형 패널 공진기는 층들 사이에 또는 분할벽 사이에 또는 임의 방향으로 공진기 패널을 따라서, 균일 또는 비균일 밀도, 특성, 또는 치수를 구비한 균질 또는 비균질 합성 재료로부터 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 공진기는 폴리이미드 열가소성 재료로부터 압출에 의해 형성된다. 공진기의 내부 통로의 개방 단부는 공진기의 주연부에서 밀봉되거나 또는 밀봉되지 않는다. 라우드스피커의 음향 특성은 예를 들어 개방 단부들을 밀봉, 밀 봉하지 않거나 부분적으로 밀봉함으로써 조작될 수 있다.

평면형 스피커는 또한 프레임 조립체, 복수의 음향 방출 개구를 구비한 장착판, 장착판에 부착된 구동기 및 상이한 영역에 네크와 마우스부 구역을 구비한 테이퍼진 라디에이터 구조체를 포함한다. 공진기는 프레임 조립체와 라디에이터의 마우스부의 주연부에 부착된다. 라디에이터의 마우스부는 필요시 공진기의 상층 또는 하층 중의 하나에 부착될 수 있다. 그러나, 마우스부가 라디에이터의 상층에 부착될 때 구멍이 공진기에 구비되어야 한다. 라디에이터의 네크부는 구동기에 연결된다. 공진기의 구조는 공진기가 통상 자체 인장 상태를 유지할 정도이지만 필요하다면 공진기를 프레임에 인장성으로 부착하는 수단이 사용될 수 있다. 이러한 인장성으로 부착하는 수단은 예를 들어 텐서 막대(tensor rods)의 형상을 취할 수 있다. 라디에이터는 구동기의 진동과 반응하여 진동한다. 반대로, 라디에이터는 공진기가 진동하도록 한다. 바람직하게 라디에이터는 회전축에 대해 회전면으로서 한정된 쉘의 표면을 구비한 우측 원형 쉘의 형태로 3차원 테이퍼진 물체이다. 라디에이터는 원추형, 파라볼릭형, 벨형 등과 같은 다양한 형상으로 형상을 취할 수 있다. 바람직하게는, 라디에이터는 공진기를 따라 전파하는 음파의 상쇄를 제거하기 위해 공진기의 기하학적 중심으로부터 다소 편심되어 부착된다.

본 명세서에서 설명된 평면형 스피커는 종래의 평면형 스피커와 비교하여 음질 및 볼륨 출력 및 내구성에서 상당한 향상을 가져온다.

설명의 목적을 위해 복수의 도면을 참조하지만 한정하기 위한 것은 아니다.

도1은 본 발명의 평면형 스피커의 실시예를 도시한 분해 등각도이다.

도2는 평면형 스피커 공진기의 실시예를 도시한 부분 절단 등각도이다.

도3은 평면형 스피커 공진기의 다른 실시예를 도시한 부분 절단 등각도이다.

도4는 평면형 스피커 공진기의 다른 실시예를 도시한 부분 분해 정면도이다.

도5는 평면형 스피커 공진기의 다른 실시예를 도시한 부분 분해 정면도이다.

도6은 본 발명의 실시예에 이용된 벨형 라디에이터의 측면도이다.

도7은 본 발명의 실시예에 이용된 원추형 라디에이터의 측면도이다.

도8은 본 발명의 실시예에 이용된 파라볼릭형 라디에이터의 측면도이다.

도9는 라디에이터를 공진기의 상층에 연결한 것을 도시한 본 발명의 실시예의 측면도이다.

도10은 라디에이터를 공진기의 하층에 연결한 것을 도시한 본 발명의 실시예의 측면도이다.

도11은 도1의 공진기의 등각도이다.

도12는 임의의 크기 및 비율을 도시한 본 발명에 따른 스피커의 개략적 측단면도이다.

도13은 도12의 실시예의 평면도이다.

도14는 더 많은 구조체를 도시한 도13에 유사한 평면도이다.

도15는 본 발명에 따른 공진기의 압출된 실시예의 단부도이다.

도면에서, 장착판(12), 프레임(14), 구동기(16), 도면 부호 24로 통상 나타 낸 라디에이터 및 공진기(18)를 구비한 평면형 스피커(10)가 도시된다. 프레임 조립체 또는 스피커에 대한 구조적 지지대는 장착판(12)과 프레임(14)에 의해 구비되고, 이것은 강철, 나무, 플라스틱 및 세라믹 등과 같은 거의 임의의 단단한 재료로부터 형성될 수 있다. 장착판은 공진기 구동기(16)를 구조적으로 지지하는 작용을 한다. 통상, 프레임 및 장착판은 평면형 스피커의 형상을 한정하도록 함께 고정된다.

본 발명의 공진기 구동기(16)는 필요시 종래의 음성 코일 전자기 타입 및 압전기 타입 등으로 될 수 있다. 평면형 스피커의 전체 두께를 최소화하는 것이 바람직하기 때문에 장착판은 공진기 구동기가 그의 바닥이 장착판(12)의 바닥에 정렬될 수 있도록 개구(20)를 구비한다.

필요하다면 프레임(14)은 다른 형상이 사용될 수 있지만 바람직하게는 장착판(12)과 동일한 형상을 갖는다. 도시를 위해 선택된 실시예에서, 장착판(12)은 프레임(14)에 부착된다. 도1에 도시된 실시예에서, 프레임은 장방형이고, 엣지는 고형이며 중심부에서 개방된다. 미적인 용도의 프레임(14) 또는 스피커의 전체 형상은 원형, 타원형, 육각형, 별형 등의 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 그러나 공진기는 비대칭 장방형, 즉 정방형이 아닌 장방형일 수 있다.

테이퍼진 라디에이터를 통해 다중층 공진기(18)를 진동시키는 공진기 구동기(16)는 변화하는 전류 신호에 반응하여 진동한다. 압전 구동기 조립체와 함께 사용되면, 테이퍼진 라디에이터에 부착된 결정 재료는 인가된 전압에 반응하여 진동할 것이며, 공진기를 진동시킨다.

본 발명의 핵심은 다중층 공진기의 구성이다. 공진기(18)는 2 개의 층 사이에 붙은 분할벽(104)에 의해 이격된 상층(100)과 하층(102)을 갖는 적층 구조 또는 샌드위치 구조로 구성된 점이 독특하다. 이러한 구성 타입은 본 명세서에서 자체 인장, 즉 자체 지지식이고 조립되지 않은 상태, 즉 스피커의 프레임에 고정되기 전에 일반적으로 평면 형상을 유지하는 구조로 한정된다. 이러한 구성은 공진기(18)를 지지하기 위한 추가의 교차 부재의 필요성을 제거한다.

공진기의 층은 양호하게는 공진기 구동기(16)의 진동력을 견디기에 충분한 내구력이 있고 공진기 구동기(16)에 반응하여 진동하기에 충분하게 강성의 박형의 가요성 재료로 만들어진다. 일반적으로 음파를 발산하기에 충분하게 강성이며 조악한 환경 조건을 견디기에 충분한 강성을 갖는 한 자체 인장 구조를 갖는 임의의 박형의 재료가 사용될 수 있다. 이러한 불리한 환경 상태는 극한의 가열 및 냉각 사이클과 습도 변화를 포함한다. 이러한 상태는 자동차 응용 제품에서 빈번하게 직면한다. 수분 흡수에 높은 저항성을 갖는 재료 또는 이러한 처리된 것이 바람직하다. 도시된 실시예에서, 폴리이미드 재료는 전술한 요구를 만족시킬 뿐만 아니라 비교적 저렴한 재료이기 때문에 사용된다. 공진기 구조에 사용되는 폴리이미드 재료는 물리적 압박에 견디기에 충분한 강성을 갖고 화학적 또는 환경 부식에 저항성을 갖기 때문에 특히 바람직한 재료이다. 바람직하게는, 예를 들면 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리비닐 염화물, 폴리비닐 불화물 등과 같은 많은 대체 중합체 재료들이 사용될 수 있다. 부가로, 바람직하게는, 예를 들면 섬유지(fibrous paper) 등과 같은 많 은 수의 셀룰로오스계 재료가 사용될 수 있다. 게다가, 바람직하게는 알루미늄 호일, 주석 호일 등과 같은 금속 호일 재료가 사용될 수 있다.

공진기(18)는 동종 또는 비균질의 합성 재료로 구성된다. 부가로, 공진기의 소정의 부분은 다른 밀도를 갖는 상이한 재료 등의 사용에 의해서와 같이 다른 부분보다 무거울 수 있다. 비균질 합성물 형상은 큰 음파 대역폭 특성을 달성할 수 있지만 추가 제조 비용이 있다. 최종 구조가 자체 인장 구조(self-taut state)를 유지하기만 하면 다른 재료와 합성물이 사용될 수 있다. 일반적으로 공진기의 자체 인장 구조는 스피커가 스피커의 수명 동안 음향 재생의 음질을 유지하는 것이 가능하도록 조력한다.

다중층 공진기가 종래의 단일 멤브레인 다이어프램보다 상당한 장점을 제공하는 것으로 여겨져 왔다. 예를 들어, 공진기에 부가층을 부가함으로써, 단일 멤브레인 다이어프램과 비교하여 노화 또는 방사 손상에 대한 부가의 보호를 제공한다. 게다가, 공진기의 자체 인장 특징은 진동 패턴이 스피커의 수명 동안 더 쉽게 반복될 수 있어서 더 밀착하고 반복적인 음파 특성을 야기하는 밀착된 탄성 구조를 더 쉽게 달성한다. 게다가, 다중층 구조는 구멍이 뚫릴 수 있는 부주의한 접촉 등에 의한 물리적 혹사에 대해 부가의 보호를 제공한다. 다중층 구조에 의해, 구멍에 의한 실질적인 음파 열화 효과는 종래의 단일 멤브레인 스피커 다이어프램에 비해 상당히 감소된다.

일 실시예에 따라 공진기(18)의 도면 부호 22로 지시되는 주연부 엣지는 공진기를 평평하고 자체 신장된 상태로 유지하기 위해 프레임(14)에 단단히 부착된 다. 일 실시예에서 공진기 내의 통로는 프레임(14)에 연결될 때 주연부 엣지(22)에서 밀봉되어 밀봉된 내부 통로를 형성한다. 이는 스피커의 음질을 개선하기 위한 이러한 요인 하에서 설치되어 있고, 습도 변화 등과 같은 변동하는 주변 상태로부터 부가의 보호를 제공한다. 선택적으로, 비대칭의 예에서 저주파수의 음파의 음질은 공진기의 긴 주연부 엣지가 프레임에 부착되지 않는다면 상당히 개선된다는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 공진기(18)가 5인치 × 3인치인 장방형인 실시예에서, 5인치 길이의 측면은 양호하게는 프레임에 부착되지 않는다. 일반적으로, 음질은 적어도 공진기에 의해 발생되는 음의 범위의 하단부에서 이들 긴 측면 개방 연장부를 그대로 둠으로써 개선된다. 따라서 저주파가 발생된다. 공진기의 양호한 형상은 내부 리브가 선형으로 연장되고 공진기 내에서 좁은 신장된 챔버를 한정하는 벽에 의해 형성된 것이다. 양호하게는, 신장된 장방형 공진기의 형상에서 내부 리브 또는 벽은 하나의 주연부 엣지에 평행하게 연장된다. 프레임 내에 리브에 일반적으로 횡단하고 다양한 바람직한 음파 응답을 일반적으로 제공하는 장방형 공진기를 장착하는 것은 4개의 코너부와 공진기의 주연부 엣지의 한 지점에서만 부착되도록 된다. 특정 지점에서 더 부분적인 부착물 또는 공진기의 측면에 완전히 부착된 것은 공진기가 발진하는 것이 가능한 최대 데시벨 수준을 일반적으로 감소시키는 리브에 횡방향으로 연장한다. 프레임과 공진기 사이의 더 많은 부착 지점의 제공은 장착 안정성을 증가시키고 충격과 진동이 사용 중에 경험됨이 예상되는 것이 양호할 것이다.

구동기(16)를 갖는 공진기(18)의 커플링은 라디에이터(24)의 포함에 의해 달 성된다. 라디에이터(24)는 공진기 구동기(16)의 일단부와 공진기(18)의 타단부에 부착된다. 바람직하게는 라디에이터(24)는 구동기로부터 공진기로의 진동을 증폭하기 위해 설치된다.

라디에이터(24)의 네크부(26)는 마우스부(28)가 공진기에 부착될 때 바람직하게는 구동기(26)에 부착된다. 구동기(16)로부터의 진동은 라디에이터(24)를 통해 공진기(18)로 전달된다. 라우드스피커의 주파수 반응 특성은 라디에이터의 형상, 두께 또는 라디에이터의 구성 재료의 변화에 의해 변경될 수 있다는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 도1 및 도6 모두는 네크부(26), 마우스부(28) 및 네크부(26)와 마우스부(28) 사이에 원주를 증가시키고 벌어지는 표면(32)을 갖는 벨형 라디에이터를 도시한다. 도8은 네크부(26), 마우스부(28) 및 네크부(26)와 마우스부(28) 사이의 볼록한 포물선 형상을 형성하는 도면 부호 34로 지시된 대체의 포물선형 라디에이터를 도시한다. 도7은 절두 원추 형상의 도면 부호 38로 지시된 대체의 라디에이터를 도시한다. 라디에이터(38)는 네크부(26), 마우스부(28) 및 네크부(26)와 마우스부(28) 사이에 직선의 단면 표면을 형성하는 표면(40)을 갖는다. 도시된 라디에이터의 형상은 예일 뿐이고 바람직하게는 다른 많은 형상이 사용될 수 있다. 예를 들어, 라디에이터의 형상은 라우드스피커용의 바람직한 주파수 응답을 달성하기 위해 미세 조정될 수 있다.

도9는 라디에이터(24)의 림(46)이 상층(100)에서 공진기에 부착된 일 구성을 도시한다. (또한 도1에 도시된) 이러한 구성에서, 라디에이터(24)의 삽입을 허용하기 위해 공진기 내에 구멍(42)이 제공된다. 라디에이터(24)의 림(46)이 하층(102)에서 공진기(18)의 저부에 부착된 대체 구성이 도10에 도시된다. 이러한 구성에서, 바람직하게는 구멍이 제공되지만 공진기 내에서는 필요가 없다. 일반적으로, 이러한 구멍은 더 우수한 음질을 원한다면 제공될 수 있다. 공진기에 라디에이터를 제공하는 것은 접합 재료의 이용, 초음파 접합 등과 같은 당업계의 많은 공지된 수단에 의해 달성된다. 적절한 접합 재료는 예컨대 에폭시 기반 접합 재료 등을 포함한다. 초음파 접합은 재료의 성질이 그 사용을 허용하는 곳에서 만족스러우며 특히 저렴하다는 것이 알려져 있다. 통상적으로 열가소성 재료가 초음파 융착으로 접합하기에 가장 적합하다. 하층으로의 연결이 평면형 스피커를 조립하는 것을 보다 용이하게 만드는 이점을 가지는 반면에, 상층으로의 연결은 평면형 스피커를 보다 박형으로 만드는 이점을 가진다. 바람직하게, 둘 중 어느 구조도 사용될 수 있다.

구멍(42)의 설비는 라디에이터 및 공진기를 가로지르는 공기의 이동을 위한 명확한 통로를 형성함으로써 공진기(18)의 매체 및 고주파 음향 방출을 현저하게 개선한다는 것이 알려졌다. 양호하게, 구멍(42)은 라디에이터(24)의 개구(28)와 대략 동일한 크기이고, 라디에이터는 공진기의 상층 또는 하층 중 어느 하나에 부착된다. 일반적으로, 상층 또는 하층 중 어느 하나의 구멍(42)의 원주부(44)는 라디에이터(24)의 림(46)으로 접합된다. 필요하다면, 변동하는 주변 조건에 대하여 공진기를 보호하기 위해 구멍의 원주부(44)에 노출된 적층식 공진기 내부에 모든 내부 통로가 밀봉될 수 있다. 하나 이상의 내부 통로가 개방된 채로 남겨 놓는 것은 일반적으로 음질을 개선한다. 측면을 프레임에 부착되지 않은 채로 남겨 놓는 것은 일반적으로 음질을 보다 더 개선한다.

공진기에 인장성 예비 응력을 가하는 것은 스피커의 음질을 보다 더 증진시킬 수 있다. 공진기에 예비 응력을 가하는 것은 공진기를 프레임에 설치할 때 인장 상태로 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 예컨대, 도1에 도시된 바와 같이 대향 단부에 공진기를 통하여 예비 응력 리테이너(40)를 설치함으로써 달성될 수 있다. 이러한 리테이너는 일단 프레임 내의 그 각각의 장착 위치에 결합되면 공진기 내의 인장성 예비 응력을 유도한다. 프레임 내의 장착 위치는 공진기 내의 어떤 바람직한 예비 응력을 얻기 위한 치수로 될 수 있다. 선택적으로, 필요에 따라, 공진기의 장력을 증가시키고 스피커의 음질을 개선시키기 위해 본 기술분야에 공지된 다른 예비 응력 구조가 사용될 수 있다.

공진기(18)를 프레임에 부착하기 위해 유용한 많은 방법이 있다. 예컨대, 하나의 저렴한 방편으로 예컨대 에폭시 아교 등과 같은 상용화된 접착제를 사용하는 것도 있다. 필요하다면, 그러한 접착제는 공진기를 프레임(14)에 접합시키는 것에 추가적으로 공진기의 엣지의 내부 통로의 하나 이상의 노출된 단부를 밀봉하기 위해 사용될 수 있다.

어떠한 접착성 접합 재료가 사용되더라도, 접합 재료는 공진기의 재료를 손상시킬 수 있는 용제를 포함하지 않으며, 일단 회복된 재료는 스피커 수명 전체를 통해서 손상을 주는 주기적인 진동력을 견딜 수 있다는 것이 중요하다.

용제 접합은 만약 주의 깊게 제어된다면 사용될 수 있으나, 이는 바람직하지 않다. 선택적으로 필요하다면, 공진기를 프레임에 기계적으로 부착함으로써 접착 제의 사용은 한정될 수 있다. 그러한 방법은 본 기술분야에서 공지되어 있으며, 예컨대, 압력 끼워 맞춤, 리테이너 링등을 포함한다. 필요하다면, 공진기는 프레임에 견고하게 부착되지 않고 적소에 유지될 수 있다. 따라서, 장착의 감쇠 효과는 최소화된다.

본 발명에서는 공진기가 평면형으로 이격된 방식으로 적층된다는 것이 중요하다. 전체적으로 공진기의 상하층이 이격되어 고정되도록 유지하기 위한 소정의 보유 수단을 필요로 한다. 도2에 도시된 바와 같이, 분할벽(104)은 상층(100) 및 하층(102)이 이격되도록 유지하여, 도면 부호 106에 전체적으로 도시된 내부 통로를 형성한다. 필요하다면 사용될 수 있는 분할벽 구조의 수는 거의 제한된다. 도3에 도시된 바와 같이, 상층(100) 및 하층(102)은 주름진 방식으로 구성된 분할벽(108)에 의해 평면형으로 이격된 관계로서 유지된다. 도2 및 도3에 도시된 구성에서, 분할벽에 의해 형성된 내부 통로는 일단부로부터 타단부로, 즉 공진기의 주연부상의 대향된 단부로 공진기의 전체 길이로 이어진다. 필요하다면 다른 구성이 사용될 수 있다. 예컨대, 도5에 도시된 바와 같이, 분할벽(110)은 상하층이 평면형으로 이격되도록 유지하기 위해 육각형 또는 벌집 패턴으로 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 내부 통로는 전체적으로 도면 부호 112로 도시된 개개의 셀을 형성한다. 단일 분할벽(114)이 나선형 또는 소용돌이 패턴으로 형성되어, 공진기 내부에 연장되고 전체적으로 도면 부호 116으로 도시된 하나의 권취형 내부 통로를 생성하는 또다른 구성이 도4에 도시되어 있다. 본 발명에 따라, 상하층이 평면형 이격 관계로 유지되는 한 분할벽은 벌집형, 주름형, 소용돌이형 등 이외의 다양한 구 성으로 변경될 수 있다. 분할벽은 또한 공진기가 바람직한 자체 인장 상태를 유지할 수 있다고 여겨진다.

본 기술분야에서는 공진기의 강성은 최대화되야 하며 무게는 최소화되야 한다는 것이 잘 알려져 있다. 본 발명에 따라, 공진기의 체적의 대부분은 구조체의 빈 공간이어야 한다. 양호하게는 공진기의 공극 체적 대 전체 체적의 비는 대략 0.95-0.6 대 1, 보다 양호하게는, 대략 0.85-0.7 대 1이어야 한다.

프레임 조립체는 주연의 프레임(14) 뿐만 아니라, 구동기 조립체가 장착되는 장착판(12)도 포함한다. 양호하게는, 복수개의 개구 또는 음향 방출 출구(48)가 음향 선명도를 개선하기 위해 장착판(12) 내에 배치된다. 이러한 개구(48)는 공기가 스피커의 후방에서 장착판(12)과 공진기(18) 사이에서 갇히게 되는 것을 방지한다. 이러한 개구가 없다면, 갇힌 공기는 바람직하지 못하게 스피커 상에 감쇠 효과를 주게 될 것이다.

최적으로, 개구의 수 및/또는 크기는 장착 판의 구조적 일체성이 유지되는 한 가능하면 커야 한다. 따라서, 장착판 구조체는 최소화되는 것이 바람직하다.

도1에 도시된 바와 같이, 라디에이터(24)는 공진기(18)의 약간 편심된 곳에 위치 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 편심 구조는 라디에이터로부터 프레임으로, 그리고 라디에이터로 되돌아 전파되는 음향파가 상쇄될 때 발생할 수 있는 바람직하지 않은 오디오 감쇠 효과를 제거한다.

따라서, 오프셋은 이러한 바람직하지 않은 감쇠 효과를 최소화하고 스피커의 음질을 최적화하는 것을 돕는다.

특히 도11을 참조하여, 이 도면에 도시된 공진기의 엣지 및 코너부는 공진기를 관련 프레임에 부착하는 것을 설명하기 위한 목적으로 동일시되었다. 공진기(18) 내부의 리브(104)는 서로에게 평행하게 엣지(25, 27)까지 연장된다. 리브는 엣지(23) 및 도면 부호가 지시되지 않은 대응하는 대향 엣지에 전체적으로 수직 방향으로 연장된다. 일반적으로, 가장 바람직한 음향 특성은 공진기(18)가 지지 프레임에 그 코너부(29, 31, 33 및 35)에서, 및 공진기의 주연부상의 한 지점(37)에서만 부착될 때의 공진기(18)에 의해서 발생된다. 양호하게는 지점(37)은 비대칭으로 위치되는데, 즉, 주연부 엣지(25)의 코너부(31)와 중간점 사이의 공진기의 엣지를 따라서 위치 설정된다. 추가적인 안정성을 위해, 그러나 약간의 음질 저하를 감수하며, 제2 의 비대칭으로 위치 설정된 부착점(39)이 대향 주연부 엣지(27) 상에 제공될 수 있다. 양호하게, 비대칭으로 위치 설정된 부착점은 대향 엣지 상에 있고, 이들은 비대칭 장방형 공진기의 보다 짧은 대향 엣지 상에 있다. 즉, 장방형 공진기는 정방형으로 한정되지 않는다. 또한, 주변의 고려 사항이 다르지 않다면, 리브(104) 및 상하층(100, 102)에 의해 형성된 신장된 챔버의 단부는 각각 개방된 상태로 남아 있는 것이 바람직하다.

특히 도12 및 도13을 참조하여, 공진기-라디에이터 조립체의 다양한 치수가 도시되어 있다. 공진기(60)는 정원형 원추대형 라디에이터의 립부에 장착된다. 라디에이터의 공칭 벽이 도면 부호 64로 도시되었고, 대체 벽 구조가 도면 부호 68로 도시되었다. 구조체(62)를 장착하기 위해 스피커 구동기(66)가 장착되었다. 라디에이터의 소단부의 직경은 D로서 지시되었고, 대단부의 직경은 C로서 지시되었다. 직경(C, D)의 단부 사이의 거리는 길이(L)로서 지시되었다. 비록 예컨대 도면 부호 68로 도시된 것과 같이 실제적인 벽은 다른 소정의 형상을 취할 수 있지만, 설명의 목적을 위해, 공칭 벽(64)은 2 개의 직경(C, D)의 단부 지점 사이에 직선을 형성한다. 길이(L)는 항상 직경(C, D)사이의 직선 거리로서 측정된다. 공진기(60)의 외부 표면으로부터 구동기(66)의 배면까지의 공진기-라디에이터 조립체의 두께는 T로서 지시된다. 공진기(60)의 평면에 평행한 평면에 대해 라디에이터(64)의 벽이 연장하는 예각은 각(a)으로 도시되었다. 특히 도13에 도시된 바와 같이, 장방형 공진기(60)의 폭은 W로 지시되었고, 공진기(60)의 높이는 H로 도시되었다.

본 발명에 따라, 특정 치수 및 비율이 바람직한 것이 알려졌다. 공진기의 크기와 관계없이, 라디에이터의 1 와트 출력 길이(L)보다 더 긴 길이를 갖는 공진기-라디에이터 조립체가 대략 5 내지 20 밀리미터인 것이 바람직하다고 알려졌으며, 라디에이터의 주 직경(C)은 바람직하게 대략 15 밀리미터 이상이며, 공진기 패널의 두께는 바람직하게 대략 0.16 cm 내지 0.64 cm(1/16 내지 1/4 인치)이며, 공진기의 각도(a)는 바람직하게 대략 30 내지 60 도이다. 주 직경(C)은 부 직경(D)보다 크며, 공진기는 정확한 대체로 원형 형상을 갖는다. 공진기의 폭(W)은 바람직하게 라디에이터의 주 직경(C)의 적어도 3 배이다. 구동기를 포함한, 공진기-라디에이터 조립체의 두께(T)는 공진기의 폭(W)에 비례한다. 바람직하게, 공진기-라디에이터 조립체에 대한 T 대 W의 비는 대략 0.3-0.005 대 1의 비를 갖는다. 공진기의 종횡비(높이(H) 대 폭(W))는 대체로 대략 1.2-10 대 1, 바람직하게 대략 1.3-2.0 대 1의 비를 갖는다.

도14는 프레임(70) 내에 공진기(60)의 장착을 개략적으로 도시하고 있다. 공진기(60) 내에 종방향으로 연장하는 내부 벽 또는 리브는 도면 부호 86으로 지시되어 있다. 벽(86)은 공진기(60)의 기다란 측면에 대체로 평행하게 나아간다. 공진기(60)의 긴 엣지는 도면 부호 72로 지시된 바와 같이 프레임(70)으로부터 이격되어져 떨어져 있다. 공진기(60)의 4개의 코너부는 도면 부호 74, 76, 80, 84로 도시되어진 바와 같이 경질의 프레임(70)에 부착되어 있다. 제5 및 제6 부착 지점(78, 82)이 도시되어 있다. 바람직하게, 부착 지점(78, 82)은 공진기(60)의 중간선으로부터 오프셋되어 있다. 또한, 부착 지점(78, 82)은 바람직하게 부착지점이 공진기(60)의 동일한 내부 리브와 정렬되도록 중간 선의 동일 측면 상에 동일한 양만큼 오프셋되어져 있다. 라디에이터는 공진기(60) 내에 비대칭 위치되어져 있다. 공진기(60)는 정방형이 아닌 점에서 비대칭이다.

도14는 예를 들어, 부착 지점(78, 80) 사이에 존재하는 바와 같이 공진기의 단부를 도시하고 있다. 도15에 도시된 실시예에서, 공진기(88)는 압출에 의해 형성된다. 챔버(90)는 공진기(88)의 전체 길이로 연장한다. 상부 벽(92) 및 바닥 벽(96)은 내벽(94)에 의해 이격되어 있다. 바람직하게, 챔버(90)는 상부 및 바닥벽(92, 96)에 의해 형성된 벽이 각각 내부벽(94)의 길이의 1 내지 3 배가 되도록 단면 비례치를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 벽은 모두 대략 0.2 밀리미터의 두께를 가지며, 공진기(88)는 대략 0.32 cm(0.125 인치)의 두께를 가지며, 챔버(90)는 챔버가 넓어지면 대략 2 배의 단면이 되도록 비례치를 갖는다. 이러한 바람직 한 실시예에서 공진기는 대략 80 %의 공극을 갖는다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 원리를 적용하는 예로서 도시된 것으로 이해해야 할 것이다. 본 기술 분야의 당업자들은 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

Claims (8)

1. 평평한, 비대칭, 장방형 형상을 갖는 공진기 패널과,

   회전 표면에 합치하는 형상을 갖는 재료 시트를 갖추고 있어 수직으로 3차원적으로 테이퍼진 형상을 한정하는 라디에이터 구조물과,

   구동기 부재를 포함하는, 폭, 높이 및 두께를 갖는 평면형 스피커이며,

   상기 공진기 패널은 4 개의 코너부, 2 개의 대향하는 짧은 주연부 엣지, 및 2 개의 대향하는 긴 주연부 엣지를 가지며, 상기 긴 주연부 엣지는 상기 짧은 주연부 엣지보다 적어도 대략 1.3 대 1의 비만큼 길며, 적어도 상층 요소 및 하층 요소는 리브 부재에 의해 이격되어 상기 상층 요소와 하층 요소 사이에 챔버를 형성하며, 상기 공진기 패널은 지지 프레임 내에 장착되며,

   상기 3차원적으로 테이퍼진 형상은 회전축과, 제1 직경을 갖는 개방된 공진기 단부와, 제2 직경을 갖는 축선으로 대향된 개방된 구동기 단부를 가지며, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 크며, 상기 공진기 단부는 상기 공진기 패널에 견고하게 장착되며, 상기 짧은 주연부 엣지는 상기 제1 직경의 적어도 대략 3 배이며,

   상기 구동부 부재는 공칭 직경을 가지며 전기 신호에 반응하여 가청 주파수 범위 내에서 진동하도록 구성되며, 상기 구동기 단부는 함께 진동하도록 상기 구동기 부재에 장착되며, 상기 라디에이터 구조물은 상기 공진기와 구동기 단부 사이에서 연장하는 길이를 가지며, 상기 길이는 대략 5 내지 20 밀리미터이며, 상기 구동기 부재는 지지 부재 상에 장착되며, 상기 라디에이터, 구동기 및 공진기는 두께를 가지는 공진기-라디에이터 조립체 내로 조립되며, 상기 두께는 대략 0.3-0.005 대 1의 비로 상기 짧은 주연부 측면에 비례하는 평면형 스피커.
2. 제1항에 있어서, 상기 라디에이터는 상기 공진기에 평행한 평면에 대해 대략 30 내지 60 도의 각도로 연장하는 평면형 스피커.
3. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 가변형 단면의 나선형상으로 정렬되는 평면형 스피커.
4. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 상기 긴 주연부 엣지에 평행하게 정렬된 선형 채널을 포함하는 평면형 스피커.
5. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 상기 긴 주연부 엣지에 평행하게 정렬된 선형 채널을 포함하고, 상기 공진기 패널은 대략 상기 4 개의 코너부에서 상기 지지 프레임에 장착되는 평면형 스피커.
6. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 상기 긴 주연부 엣지에 평행하게 정렬된 선형 채널을 포함하며, 상기 공진기 패널은 대략 상기 4 개의 코너부 및 짧은 주연부 엣지 상의 적어도 하나의 다른 위치에서 상기 지지 프레임에 장착되며, 상기 하나의 다른 위치는 상기 짧은 주연부 엣지의 중간 지점으로부터 이격되는 평면형 스피커.
7. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 상기 긴 주연부 엣지에 평행하게 정렬된 선형 채널을 포함하며, 상기 공진기 패널은 대략 상기 4 개의 코너부 및 짧은 주연부 엣지 상의 적어도 2 개의 다른 위치에서 상기 지지 프레임에 장착되며, 상기 짧은 주연부 엣지는 중간 지점을 가지며, 상기 2개의 다른 위치는 상기 중간 지점으로부터 이격되는 평면형 스피커.
8. 제1항에 있어서, 상기 공진기는 총 체적 및 공극 체적을 가지며, 상기 공극 체적 대 상기 총 체적의 비는 대략 0.95-0.6 대 1인 평면형 스피커.

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