KR101334167B1

KR101334167B1 - 외부확장형 스피커

Info

Publication number: KR101334167B1
Application number: KR1020130034177A
Authority: KR
Inventors: 김선준
Original assignee: 김선준
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-11-28
Also published as: US20140291065A1; WO2014157858A1

Abstract

본 발명은 외부확장형 스피커에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 인클로져와 적어도 하나 이상의 스피커 유닛을 포함하는 스피커에 있어서, 외부와 연통되도록 상기 인클로져의 일면에 포트가 형성되어지고, 상기 포트에서 외측으로 연장되어지는 중공형의 외부확장파츠를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

외부확장형 스피커{EXTENSIONAL SPEAKER}

본 발명은 외부확장형 스피커에 관한 것으로 상세하게는 인클로져와 적어도 하나 이상의 스피커 유닛을 포함하는 스피커에 있어서, 포트에서 외측으로 연장되어지는 중공형의 외부확장파츠를 더 포함하는 외부확장형 스피커에 관한 것이다.

통상적으로 스피커란 소리를 직접적으로 내는 스피커 유닛과 이를 감싸는 인클로져로 구성된 것을 의미한다. 이때, 상기 스피커 유닛만을 사용한 경우에는 다이랙트 스피커라 칭하나 음파들의 간섭, 상쇄로 인하여 저역의 재생이 거의 불가능하다. 이에 인클로져를 이용하면, 후면으로 방출되는 음파를 가두어 간섭, 상쇄를 방지하고, 공명현상을 적극적으로 이용하여 저역을 효과적으로 재생할 수 있게 된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 스피커는 크게 밀폐형, 바스레프형 그리고 백로드혼형으로 분류할 수 있다.

바스레프형은 인클로져의 전면 혹은 후면에 덕트를 설계하여, 음파가 공동과 구멍에서 공명하는 현상인 헬름홀츠(helmholtz) 공명을 이용하여 저역을 증강시키며, 이때, 스피커의 성능을 결정짓는 직접적인 요인은 인클로져의 용적, 스피커 유닛의 출력 및 덕트의 크기와 길이 등이 있다. 덕트의 설계는 용이한바 백로드혼형에 비하여 제작공정이 간편하고, 고역 감쇠 및 저역 증강의 효과가 좋으나, 인클로져의 용적의 한계에 따라 덕트 설계의 제약이 큰 단점이 있다.

또한, 전면방출된 음파에 영향력을 용이하게 하기 위하여 상기 덕트는 전면이나 후면에 배치될 수 밖에 없는 단점이 있었다. 이때, 스피커 유닛을 포함하는 인클로져의 면을 전면으로 정의한다.

한편, 백로드혼형은 중고역의 음파가 접혀지는 구조에 의하여 감쇠하고, 혼(horn)을 통과하면서 강화된 저역만이 출구를 통해 방출되도록 한 것이나, 섬세한 설계가 요구되는 점과 제작공정의 복잡함이 가장 큰 단점으로 이로써 보급율이 낮은 문제점이 있다.

인클로져의 용적과 크기에 무관하게 외부확장파츠의 형태를 자유롭게 설계하여, 효과적으로 중고역을 감쇠하고, 저역을 효과적으로 증강시킬 수 있으며,크기와 길이를 자유롭게 설계하여, 음파의 파장과 주파수를 용이하게 설계할 수 있고, 인클로져의 제약하에서 설계하지 않으므로 단순 주물제작이나 파츠조립의 방식으로 백로드혼형 스피커의 장점을 확보할 수 있어 경제성이 있고, 포트의 위치를 자유롭게 할 수 있는 외부확장형 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 인클로져(10)와 적어도 하나 이상의 스피커 유닛(20)을 포함하는 스피커(S)에 있어서, 외부와 연통되도록 상기 인클로져(10)의 일면에 포트(30)가 형성되어지고, 상기 포트(30)에서 외측으로 연장되어지는 중공형의 외부확장파츠(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부확장파츠(40)는 적어도 한번 이상 굴절되어진 형상일 수 있다.

또한, 상기 외부확장파츠(40)는 중공형 단면이 포트(30)에서 점차 확장되어지는 형상일 수 있다.

또한, 상기 외부확장파츠(40)는 중공형 단면이 연속적으로 변화되어지는 형상일 수 있다.

또한, 상기 인클로져(10)의 포트(30)에서 내측으로 연장되어지는 중공형의 덕트(31)를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 포트(30)가 형성되어진 인클로져(10)의 일면은 상기 스피커 유닛(20)이 포함된 면과 다른 면일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 외부확장형 스피커에 따르면, 외부와 연통되도록 인클로져의 일면에 포트가 형성되어지고, 상기 포트에서 외측으로 연장되어지는 중공형의 외부확장파츠를 더 포함하는바 인클로져의 용적과 크기에 무관하게 외부확장파츠의 크기와 길이, 형태를 자유롭게 설계하여, 음파의 파장과 주파수를 설계하고, 중고역을 감쇠하면서, 저역을 효과적으로 증강시킬 수 있다.

또한, 상기 외부확장파츠를 이용하여 백로드혼형 스피커의 장점을 보다 쉬운 설계와 공정으로 구현해 낼 수 있다. 즉, 스피커 내부에 한정하여 혼의 형상을 구현할 필요가 없으므로 단순 주물제작이나 파츠조립의 방식으로 미려한 곡선을 구현할 수 있으며, 이로써 고품질의 경제적인 스피커의 제작이 가능하고, 백로드혼형 스피커 이상의 복잡한 구조도 구현할 수 있다.

이로써, 고품질의 스피커를 대중화시킬 수 있다.

그리고 전면방출된 음파에 영향력을 용이하게 하기 위하여 전면에 포트 또는 덕트를 두는 바스레프형 스피커와 달리 외부확장형 스피커를 위한 포트는 그 위치를 전면이나 후면에 제한하지 않고 자유로이 배치할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 스피커를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 외부확장형 스피커를 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 다양한 실시예의 외부확장형 스피커를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 혼의 형상을 구현한 외부확장형 스피커를 도시한 단면도.

본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

통상적으로 스피커(S)는 인클로져(10)와 적어도 하나 이상의 스피커 유닛(20)을 포함하여 구성된다.

이때, 스피커 유닛(20)만을 사용한 경우, 다이랙트 스피커라 칭하나 음파들의 간섭, 상쇄로 인하여 저역의 재생이 거의 불가능해진다. 이에 상기 인클로져(10)를 이용하면, 후면으로 방출되는 음파를 가두어 간섭, 상쇄를 방지하고, 공명현상을 적극적으로 이용하여 저역을 효과적으로 재생할 수 있게 된다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 스피커는 상기 인클로져(10)의 양상에 따라 밀폐형, 바스레프형 그리고 백로드혼형으로 크게 분류할 수 있다.

밀폐형은 상기 인클로져(10)를 완전 밀봉함으로써, 스피커 유닛(20)의 후면으로 방출되는 음파의 영향을 완전히 차단한 것으로 인클로져(10)의 용적과 스피커 유닛(20)의 출력에 의하여 스피커의 성능이 결정된다. 상기 밀폐형 스피커는 음파를 효율적으로 이용하지 못하고 낭비하는 단점이 있다.

바스레프형은 인클로져(10)의 전면 혹은 후면에 포트(30)나 덕트(31)를 설계하여, 음파가 공동과 구멍에서 공명하는 현상인 헬름홀츠(helmholtz) 공명을 이용하여 저역을 증강시킨다. 이때, 스피커의 성능을 결정짓는 직접적인 요인은 인클로져(10)의 용적, 스피커 유닛(20)의 출력 및 포트(30)나 덕트(31)의 크기와 길이 등이 있다. 상기 바스레프형 스피커에 있어서, 덕트(31)의 설계는 비교적 간단한바 백로드혼형에 비하여 제작공정이 간편하고, 고역 감쇠 및 저역 증강의 효과가 공정의 난이도에 비하여 우수하여 가장 대중적으로 보급되는 스피커이나, 인클로져(10)의 용적에 한계가 있는바, 다양한 형상과 길이의 덕트(31)를 설계하는데 제약이 큰 단점이 있다.

또한, 전면방출된 음파에 영향력을 용이하게 하기 위하여 상기 덕트(31)는 전면이나 후면에 배치될 수 밖에 없는 단점이 있었다. 이때, 스피커 유닛(20)을 포함하는 인클로져(10)의 면을 전면으로 정의한다.

백로드혼형은 중고역의 음파가 접혀지는 구조에 의하여 감쇠하고, 혼(horn)을 통과하면서 강화된 저역만이 출구를 통해 방출되도록 한 것이나, 인클로져(10)의 제약하에서 섬세한 설계가 요구되는 점과 제작공정의 복잡함이 가장 큰 단점으로, 고가이며, 보급율이 낮아 대중화되지 못한 문제점이 있다.

한편, 본 발명은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 외부확장형 스피커에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명은 인클로져(10)와 적어도 하나 이상의 스피커 유닛(20)을 포함하는 스피커(S)에 있어서, 외부와 연통되도록 상기 인클로져(10)의 일면에 포트(30)가 형성되어지고, 상기 포트(30)에서 외측으로 연장되어지는 중공형의 외부확장파츠(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

종래의 바스레프형 스피커는 상기 인클로져(10)의 내에서 포트(30)나 덕트(31)의 길이와 반경을 조절하는 것이나 인클로져(10)의 부피가 한정되어 있어, 설계의 제약이 큰 어려움이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 중공형의 외부확장파츠(40)를 상기 포트(30)에서 외측으로 연장되도록 하여, 중고역을 효과적으로 감쇠시키고, 저역을 증강시킨다.

그 이유는 음파가 가진 기본 성질상 관내에서 굴절이 일어났을 경우, 배음성분의 주파수가 높을수록 감쇠효과가 커지는 것에 비해 낮은 주파수의 배음성분은 손실이 거의 일어나지 않기 때문이다.

한편, 외부확장파츠(40)는 포트(30)로부터 외부로 확장된 형상으로 인클로져(10)의 제약이 없는바 다양한 변형의 실시예가 가능하다. 굴절의 횟수를 늘리는 것으로 중고역의 감쇠효과, 저역증강의 효과를 늘릴 수 있다.

다시말해, 외부확장파츠의 크기와 길이, 형태를 자유롭게 설계하여, 음파의 파장과 주파수를 설계하고, 중고역을 감쇠하면서, 저역을 효과적으로 증강시킬 수 있는 것이다. 상세하게 관의 길이가 짧아지면 고음증강, 관의 길이가 길어지면 저음증강의 효과가 있다. 관이 휘어지는 경우, 높은 배음성분의 주파수의 소리만이 감쇄한다.

이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.

λ:파장, l:관의 길이, n=1 이상의 홀수(폐관), 1이상의 짝수(개관)

f:주파수(Hz), l:관의 길이, v:음파의 전달속도(m/s), n=1 이상의 홀수(폐관), 1이상의 짝수(개관)

관의 굴절을 이용한 중고음 감쇄효과를 이용한 기존의 스피커 시스템으로 백로드혼형 스피커를 꼽을 수 있다. 하지만, 상기한 바와 같이 백로드혼형 스피커의 경우, 스피커 내부의 한정된 공간에서 혼의 형상을 구현하기 때문에 인클로져의 설계가 복잡하고 제작공정이 복잡하여, 제작단가가 비싸고, 대량생산이 불가능하다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명의 일 실시예로 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 외부확장파츠(40)는 적어도 한번 이상 굴절되어진 형상일 수 있다.

백로드혼형 스피커가 그러하듯 중고역의 음파는 굴절되어진 형상에 의하여 감쇠하고, 혼(horn)을 통과하면서 강화된 저역만이 출구를 통하여 방출된다.

상기 원리를 이용하여, 상기 외부확장파츠(40)를 굴절함으로써, 중고역의 감쇠를 꾀할 수 있다.

구체적으로 음도를 통과하는 음파는 외부확장파츠(40)의 굴절부를 통과하면서 어쿠스틱필터(Acoustic Filter : 음향필터)의 작용에 의하여 음파중의 중,고역성분이 차단되고 저역성분만이 통과되는 효과가 있다.

또 다른 실시예로 상기 외부확장파츠(40)는 중공형 단면이 포트(30)에서 점차 확장되어지는 형상일 수 있다. 이 또한, 백로드혼형 스피커의 내부 혼(horn)의 설계에 대응되는 형상이라 할 수 있다.

구체적으로 음파가 진행함에 따라 음도의 단면적이 지수함수적으로 점진적으로 증가하는 구조를 혼(horn)이라 한다. 이때, 스피커 유닛(20)과 외부확장파츠(40)의 음파임피이던스 정합의 효과로 효율이 증대하며 또한 적절한 시간지연의 효과로 위상을 변화시켜 전면으로 출력되는 직접파와 합류되어 통상적으로 재생하기 어려운 중저역으로 박력있게 재현되는 효과가 있다.

따라서, 상기 외부확장파츠(40)는 그 형상의 설계에 있어서, 공간의 제약을 받지 않고 자유자재로 할 수 있어서, 상기 백로드혼형 스피커의 내부 혼(horn)의 형상을 상기 외부확장파츠(40)에 구현할 수 있다.

즉, 스피커 내부에 한정하여 혼(horn)의 형상을 구현할 필요가 없으므로 단순 주물제작이나 파츠조립의 방식으로 미려한 곡선을 구현할 수 있으며, 이로써 고품질의 경제적인 스피커의 제작이 가능하고, 백로드혼형 스피커 이상의 복잡한 구조도 구현할 수 있다.

이로써, 고품질의 스피커를 저렴한 가격으로 대중화시킬 수 있는 것이다.

이로써, 효과적으로 상기 단면의 형상에 대응되는 파장을 지니는 음파를 증강하여 재생할 수 있다.

본 발명은 인클로져(10)의 포트(30)에서 내측으로 연장되어지는 중공형의 덕트(31)를 더 포함할 수 있다.

즉, 종래의 바스레프형 스피커는 인클로져(10)의 전면 혹은 후면에 포트(30)나 덕트(31)를 설계하여, 음파가 공동과 구멍에서 공명하는 현상인 헬름홀츠(helmholtz) 공명을 이용하는 것이나, 본 발명에서도 상기 덕트(31)의 구성을 통하여 헬름홀츠 공명의 효과를 누림과 동시에 상기 외부확장파츠(40)를 통한 저역 증강의 효과도 추가적으로 얻을 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 포트(30)가 형성되어진 인클로져(10)의 일면은 상기 스피커 유닛(20)이 포함된 면과 다른 면일 수 있다.

단순히 저역을 스피커 밖으로 방출하기만 하는 바스레프형 스피커는 스피커 유닛(20)으로부터 전면방출된 음파에 영향력을 용이하게 하기 위하여 포트(30)나 덕프(31)를 전면에 두는 경우가 많다.

하지만, 바스레프형 스피커와 달리 외부확장형 스피커를 위한 포트(30)는 그 위치를 전면이나 후면에 제한하지 않고 자유로이 배치할 수 있는 이점이 있다.

즉, 포트(30)가 형성되어진 인클로져(10)의 일면의 위치와 무관하게 외부확장파츠(40)의 자유로운 설계변경을 통하여 외부확장파츠(40)의 외측 단부가 전면을 향하도록 할 경우, 저역은 효과적으로 방출될 수 있기 때문이다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 백로드혼형 스피커의 내부 혼(horn)의 형상을 상기 외부확장파츠(40)에 구현할 경우에는 오히려 포트(30)의 위치가 후면으로 오는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

S:스피커 10:인클로져
20:스피커 유닛 30:포트
31:덕트 40:외부확장파츠

Claims

인클로져(10)와 적어도 하나 이상의 스피커 유닛(20)을 포함하는 스피커(S)에 있어서,
외부와 연통되도록 상기 인클로져(10)의 일면에 포트(30)가 형성되어지고, 상기 포트(30)에서 외측으로 연장되어지는 중공형의 외부확장파츠(40)를 더 포함하며,
여기서, 상기 중공형 외부확장파츠(40)의 길이에 의해 강조하고자 하는 저역대가 결정되는 것을 특징으로 하는 외부확장형 스피커.
제1항에 있어서,
상기 외부확장파츠(40)는 적어도 한번 이상 굴절되어진 형상인 것을 특징으로 하며, 굴절된 횟수에 의해 감쇠시키고자하는 중고역대가 결정되는 것을 특징으로 하는 외부확장형 스피커.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외부확장파츠(40)는 중공형 단면이 포트(30)에서 점차 확장되어지는 형상인 것을 특징으로 하는 외부확장형 스피커.
제1항에 있어서,
상기 외부확장파츠(40)는 중공형 단면이 연속적으로 변화되어지는 형상인 것을 특징으로 하는 외부확장형 스피커.
제1항에 있어서,
상기 인클로져(10)의 포트(30)에서 내측으로 연장되어지는 중공형의 덕트(31)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부확장형 스피커.
제1항에 있어서,
상기 포트(30)가 형성되어진 인클로져(10)의 일면은 상기 스피커 유닛(20)이 포함된 면과 다른 면인 것을 특징으로 하는 외부확장형 스피커.