KR101361477B1 - 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈 - Google Patents

밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈 Download PDF

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이종원
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Abstract

본 발명은 극소용적 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈에 관한 것으로, 내부에 공간부가 갖추어진 외부 하우징과, 상기 외부 하우징 내부에 마련된 공간부에 설치되고 음향을 출력하는 출구단이 외부 하우징 바깥으로 노출된 스피커, 및 상기 외부 하우징의 내부 공간부에 설치되어 스피커로부터 음향 진동이 발생하면, 상기 음향 진동에 의해 진동하면서, 진동을 다시 스피커로 전달하여 스피커의 음향 진동을 향상시키는 진동체로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 진동체는 스피커로부터 음향 진동이 전달되었을 때 음향 진동에 의해 진동하는 제 2 진동부와, 상기 제 2 진동부의 가장자리를 외부 하우징 내부에서 붙들어 고정하는 고정 지지부, 소정의 질량을 가지면서 상기 제 2 진동부를 따라 진동하면서 제 2 진동부의 진동을 저음 영역으로 확대시키는 질량체, 및 스피커의 음향 진동에 의해 발생 된 공기의 흐름을 진동체에 전달하는 통기 수단으로 이루어질 수 있다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈은 스피커로부터 음향 진동이 발생 되면, 상기 음향 진동이 공기를 진동시키고, 상기 진동된 공기는 통기 수단을 통해 제 2 진동부를 진동시킨다. 이때, 제 2 진동부에 부착된 질량체는 제 2 진동부의 진동을 보다 확대시킨다. 한편, 본 발명은 진동체가 진동함에 따라 다시 진동체의 진동이 스피커로 전달된다. 이러한 과정은 스피커의 진동을 보다 확대시키면서, 스피커의 저음력을 확장 보강하는 결과로 구현된다.

Description

밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈{MICRO SPEAKER MODULE FOR EXPANDING OF LOW FREQUENCY BAND IN AN AIRTIGHT BOX}
본 발명은 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마이크로 스피커가 장착된 극소 용적의 밀폐 공간 안에 마이크로 스피커로부터 발생 된 음향 진동에 의해 진동할 수 있는 진동체를 추가하여 마이크로 스피커의 저음역 음향 특성을 향상시킨 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 스피커는 전기 에너지를 음성 에너지로 변환시키는 전기 음향 변환 장치로 오디오 제품의 품질을 좌우하는 중요한 구성 요소이다.
상기 스피커의 내수 시장은 자동차용 및 고급형 AV용 스피커의 수요 증가로 90년대 초반까지 급격한 증가세를 보였으나 경기 침체 및 AV 기기의 보급 포화 등으로 인하여 1995년을 고비로 감소 되었다.
하지만, 현재 PDA와 휴대폰, 및 소형 PC와 같은 정보 통신 기기의 고급화에 따라 상기 정보 통신 기기에 삽입되는 마이크로 스피커의 수요량은 꾸준히 증가하고 있다.
한편, 상기 마이크로 스피커의 경우, 통상적으로 2V 정도의 저전압에서 음향을 발생한다는 장점이 있으나, 탑재 공간이 매우 적고, 그로 인해 증가 된 공간 자체의 탄성율에 의해 특히 저주파 대역에서의 음향 변환을 불가능하게 만드는 치명적인 문제점이 있었다.
상기 현상은 출력되는 음향이 명료성은 존재하지만, 자연스러운 생동감의 느낌이 사라진 매우 딱딱한 느낌의 코막힘성 비음 형식으로 시끄럽고 날카롭게 청음되는 원인을 제공한다.
상기와 같은 문제점을 해결하고, 재생 음질의 생동감과 밸런스를 회복하기 위해 통상적으로 저음력 확대를 반드시 구현해야 하는데, 휴대폰과 같은 경우 소프트웨어 제어를 통해 통상의 고주파 영역보다 수십 배 정도의 저음 대역에서 인위적 전기 에너지 증가를 필요로 하고, 그 결과 전체 전기 소모량이 증가하는 원인이 된다.
한편, 본 발명의 배경 기술로는 출원 번호 10-1995-0057762호의 "2웨이 스피커 시스템의 이중 공진 구조"가 출원되어 공개되었는데, 상기 2웨이 스피커 시스템의 이중 공진 구조는 2웨이 스피커 시스템용 캐비넷의 우퍼 전측에 유체형 튜브식 패시브콘을 구비하여 상기 우퍼로부터 방사되는 저음의 전면음을 후면음과 함께 두 부분에서 공진 시켜 저음을 증폭시키는 구조이다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자, 소프트웨어의 제어나 전기 에너지의 개입 없이 극소용적의 밀폐 공간에서도 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈을 구현하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈은 내부에 공간부가 갖추어진 외부 하우징과, 상기 외부 하우징 내부에 마련된 공간부에 설치되고 음향을 출력하는 출구단이 외부 하우징 바깥으로 노출된 스피커, 및 상기 외부 하우징의 내부 공간부에 설치되어 스피커로부터 음향 진동이 발생하면, 상기 음향 진동에 의해 진동하면서, 진동을 다시 스피커로 전달하여 스피커의 음향 진동을 향상시키는 진동체로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 진동체는 스피커로부터 음향 진동이 전달되었을 때 음향 진동에 의해 진동하는 제 2 진동부와, 상기 제 2 진동부의 가장자리를 외부 하우징 내부에서 붙들어 고정하는 고정 지지부, 소정의 질량을 가지면서 상기 제 2 진동부를 따라 진동하면서 제 2 진동부의 진동 주파수를 제어하는 질량체, 및 스피커의 음향 진동에 의해 발생 된 공기의 흐름을 제어 및 전달하는 통기 수단으로 이루어질 수 있다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 극소용적 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈은 스피커로부터 발생 된 진동이 스피커 후면부 공기를 진동시키고, 상기 진동된 공기는 통기 수단을 통해 제 2 진동부를 진동시킨다.
이때, 제 2 진동부에 부착된 질량체의 무게와 제 2 진동부의 탄성율에 의해 제 2 진동부의 진동 주파수가 제어된다.
한편, 본 발명은 진동체가 진동함에 따라 다시 진동체의 진동이 스피커로 전달된다. 이러한 과정은 일정 주파수 대역에서 스피커의 진동을 보다 확대시키면서, 스피커의 저음을 보다 상승시킨다.
따라서, 상기와 같은 과정은 도면 5에 도시한 바와 같이, 종래의 마이크로 스피커와 비교했을 때 동일한 소비 전력으로 동일 용적에서, 보다 낮은 대역의 저음에서 큰 음압을 발생시킬 수 있고, 이로 인해 음이 출력될 수 있는 범위를 보다 저주파 대역으로 확장시킬 수 있다.
도면 1은 본 발명의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서 내부 하우징과 외부 하우징을 관통하는 통기 구멍을 두고 있음에 따라 제 2 진동부의 진동을 가능하게 한 구조이다.
도면 2는 본 발명의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서 제 2 진동부가 외부 공기층과 직접 접촉함에 따라 제 2 진동부가 진동하는 구조이다.
도면 3은 본 발명의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서 진동체 내부 공간을 구분하고, 제 2 진동부 중간에 공기를 유동시키는 통기 구멍을 두어서 제 2 진동부의 진동을 가능하게 한 구조이다.
도면 4는 연성화 제동 구간을 설명하기 위한 도면,
도면 5는 종래 마이크로 스피커와 본 발명의 주파수 응답을 그래프 형태로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈은 도면 1 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 내부에 공간부(1)가 갖추어진 외부 하우징(3)과, 상기 외부 하우징(3) 내부에 마련된 공간부(1)에 설치되고 음향을 출력하는 출구단이 외부 하우징(3) 바깥으로 노출된 스피커(5), 상기 외부 하우징(3)의 내부 공간부(1)에 설치되어 스피커(5)로부터 음향 진동이 발생하면, 상기 음향 진동에 의해 진동하면서, 진동을 다시 스피커(5)로 전달하여 스피커(5)의 음향 진동을 향상시키는 진동체(7)로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 스피커(5)와 진동체(7)는 별도의 공진점을 갖고, 한 개의 스피커(5)와 한 개의 진동체(7)가 결합 되어 다중 공진 구조를 갖는다.
또한, 상기 진동체(7)는 스피커(5)로부터 음향 진동이 전달되었을 때 음향 진동에 의해 진동하는 제 2 진동부(9a,9b,9c)와, 상기 제 2 진동부(9a,9b,9c)의 가장자리를 외부 하우징(3) 내부에서 붙들어 고정하는 고정 지지부(11a,11b,11c), 소정의 질량을 가지면서 상기 제 2 진동부(9a,9b,9c)를 따라 진동하면서 제 2 진동부(9a,9b,9c)의 진동 주파수를 제어하는 질량체(13a,13b,13c), 및 스피커(5)의 음향 진동에 의해 발생 된 공기의 흐름을 제어 및 진동체(7)에 전달하는 통기 수단으로 이루어질 수 있다.
이때, 스피커(5)로부터 발생 된 진동이 진동체(7)에 전달되면, 진동체(7)에 갖추어진 제 2 진동부(9a,9b,9c)가 진동하게 되는데, 상기 제 2 진동부(9a,9b,9c)가 진동되기 위해서는 진동체(7) 내부 공간에 대한 크기 변화가 있어야 한다.
하지만, 상기 진동체(7)는 밀폐 공간이므로 별도의 통기 수단을 제시하지 않으면 안 되고, 상기 통기 수단이 각각 상이한 점이 도면 1 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예 내지 제 3 실시 예로 나타나고 있다.
이때, 본 발명은 진동체(7)가 일부 개방된 구조인지 또는 완전 밀폐된 구조인지에 따라 구간 개방 형태와 완전 밀폐 형태로 나뉠 수 있다.
상기 구간 개방 형태는 진동체(7)가 스피커(5)를 다시 진동시키는 면에서는 완전 밀폐 형태보다 약하지만, 구조가 간단하여 제조 공정이 단순하다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시 예는 도면 1에 도시한 바와 같이, 구간 개방 형태로서 상기 공간부(1) 내부에는 상단 면이 개방되고 속이 비어 있는 내부 하우징(17a)이 추가적으로 갖추어질 수 있다.
또, 상기 제 2 진동부(9a)는 내부 하우징(17a)의 개방된 상단 면에 덮어 씌워지고, 상기 고정 지지부(11a)는 제 2 진동부(9a)의 가장자리를 내부 하우징(17a)의 상부 가장자리에 고정한다.
이때, 상기 통기 수단은 외부 하우징(3)과 내부 하우징(17a)을 동시에 관통시키는 통기 구멍(19a)임이 바람직하다.
또, 본 발명의 제 2 실시 예는 도면 2에 도시한 바와 같이, 구간 개방 형태로서 상기 통기 수단은 제 2 진동부(9b)가 외부의 공기와 직접 접하도록 한 구성이고, 상기 질량체(13b)는 제 2 진동부(9b)의 중앙 하부에 고정된다.
또, 상기 고정 지지부(11b)는 제 2 진동부(9b)의 가장자리를 외부 하우징(3)의 내벽에 고정한다.
한편, 본 발명의 제 3 실시 예는 도면 3에 도시한 바와 같이, 완전 밀폐형으로써, 상기 공간부(1) 내부에는 상단 면이 개방되고 속이 비어 있는 내부 하우징(17b)이 갖추어진다.
또한, 상기 제 2 진동부(9c)는 내부 하우징(17b)의 개방된 상단 면에 덮어 씌워지고, 상기 고정 지지부(11c)는 제 2 진동부(9c)의 가장자리를 내부 하우징(17b)의 상부 가장자리에 고정시키며, 상기 통기 수단은 제 2 진동부(9c) 중앙을 관통시킨 통기 구멍(19c)임이 바람직하다.
이때, 상기 질량체(13c)는 통기 구멍(19c)의 가장자리에 설치됨이 바람직하다.
상기 진동체(7)를 구성하는 제 2 진동부(9a,9b,9c)와 질량체(13a,13b,13c) 및 고정 지지부(11a,11b,11c)는 원형이거나 사각형 또는 장방형으로 이루어질 수 있고, 상기 제 2 진동부(9a,9b,9c)와 질량체(13a,13b,13c) 및 고정 지지부(11a,11b,11c)는 연질 소재 성형을 통해 전부가 한 개의 몸체로 이루어진 일체화 진동체(20)로 변형될 수 있다.
또한, 상기 일체화 진동체(20)는 연성의 얇은 막으로 이루어질 수 있다.
또, 상기 진동체(7) 또는 일체화 진동체(20)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 질량체(13a,13b,13c)와 고정 지지부(11a,11b,11c) 사이에 배치된 제 2 진동부(9a,9b,9c)에 일정한 폭의 연성화 제동 구간(21)을 포함할 수 있고, 상기 연성화 제동 구간(21)은 오목하게 들어가거나 볼록하게 튀어나온 형태이거나 상면과 하면이 서로 마주보게 오목하게 들어간 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연성화 제동 구간(21)은 상면과 하면이 모두 평평한 면 형태로 이루어질 수도 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈이 동작 되는 과정을 도면 1 내지 도면 5를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 갖추어진 스피커(5)로부터 음향 진동이 발생 되면, 상기 음향 진동이 스피커 후면의 공기를 진동시키고, 상기 진동된 공기는 통기 구멍(19a,19c)을 통해 제 2 진동부(9a,9b,9c)를 진동시킨다.
이때, 제 2 진동부(9a,9b,9c)에 부착된 질량체(13a,13b,13c)는 제 2 진동부(9a,9b,9c)의 진동을 보다 확대시킨다.
따라서, 상기와 같은 과정은 도면 5에 도시한 바와 같이, 종래의 마이크로 스피커와 비교했을 때 동일한 소비 전력으로 음이 출력될 수 있는 범위를 보다 저주파 대역으로 확장시킬 수 있다.
1. 공간부 3. 외부 하우징
5. 스피커 7. 진동체
9a,9b,9c. 제 2 진동부 11a,11b,11c. 고정 지지부
13a,13b,13c. 질량체 17a,17b. 내부 하우징
19a,19c. 통기 구멍 20. 일체화 진동체
21. 연성화 제동 구간

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 내부에 공간부(1)가 갖추어진 외부 하우징(3)과;
    상기 외부 하우징(3) 내부에 마련된 공간부(1)에 설치되고 음향을 출력하는 출구단이 외부 하우징(3) 바깥으로 노출된 스피커(5);
    상기 외부 하우징(3)의 내부 공간부(1)에 설치되어 스피커(5)로부터 음향 진동이 발생하면, 상기 음향 진동에 의해 진동하면서, 진동을 다시 스피커(5)로 전달하여 스피커(5)의 음향 진동을 향상시키는 진동체(7)로 이루어지고,
    상기 진동체(7)는 스피커(5)로부터 음향 진동이 전달되었을 때 음향 진동에 의해 진동하는 제 2 진동부(9a,9c)와,
    상기 제 2 진동부(9a,9c)의 가장자리를 외부 하우징(3) 내부에서 붙들어 고정하는 고정 지지부(11a,11c),
    소정의 질량을 가지면서 상기 2 진동부(9a,9c)를 따라 진동하면서 제 2 진동부(9a,9c)의 진동 주파수를 제어하는 질량체(13a,13c),
    및 스피커(5)의 음향 진동에 의해 발생 된 공기의 흐름을 제어 및 진동체(7)에 전달하는 통기 수단으로 이루어지며,
    상기 공간부(1) 내부에는 상단 면이 개방되고 속이 비어 있는 내부 하우징(17a)이 갖추어지고,
    상기 제 2 진동부(9a)는 내부 하우징(17a)의 개방된 상단 면에 덮어 씌워지며,
    상기 고정 지지부(11a)는 제 2 진동부(9a)의 가장자리를 내부 하우징(17a)의 상부 가장자리에 고정시키며,
    상기 통기 수단은 외부 하우징(3)과 내부 하우징(17a)을 동시에 관통시키는 통기 구멍(19a)인 것을 특징으로 하는 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈.
  3. 삭제
  4. 내부에 공간부(1)가 갖추어진 외부 하우징(3)과;
    상기 외부 하우징(3) 내부에 마련된 공간부(1)에 설치되고 음향을 출력하는 출구단이 외부 하우징(3) 바깥으로 노출된 스피커(5);
    상기 외부 하우징(3)의 내부 공간부(1)에 설치되어 스피커(5)로부터 음향 진동이 발생하면, 상기 음향 진동에 의해 진동하면서, 진동을 다시 스피커(5)로 전달하여 스피커(5)의 음향 진동을 향상시키는 진동체(7)로 이루어지고,
    상기 진동체(7)는 스피커(5)로부터 음향 진동이 전달되었을 때 음향 진동에 의해 진동하는 제 2 진동부(9a,9c)와,
    상기 제 2 진동부(9a,9c)의 가장자리를 외부 하우징(3) 내부에서 붙들어 고정하는 고정 지지부(11a,11c),
    소정의 질량을 가지면서 상기 2 진동부(9a,9c)를 따라 진동하면서 제 2 진동부(9a,9c)의 진동 주파수를 제어하는 질량체(13a,13c),
    및 스피커(5)의 음향 진동에 의해 발생 된 공기의 흐름을 제어 및 진동체(7)에 전달하는 통기 수단으로 이루어지며,
    상기 공간부(1) 내부에는 상단 면이 개방되고 속이 비어 있는 내부 하우징(17b)이 갖추어지고,
    상기 제 2 진동부(9c)는 내부 하우징(17b)의 개방된 상단 면에 덮어 씌워지며,
    상기 고정 지지부(11c)는 제 2 진동부(9c)의 가장자리를 내부 하우징(17b)의 상부 가장자리에 고정시키고,
    상기 통기 수단은 제 2 진동부(9c) 중앙을 관통시킨 통기 구멍(19c)이며,
    상기 질량체(13c)는 통기 구멍(19c)의 가장자리에 설치된 것을 특징으로 하는 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈.
  5. 제 2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 진동체(7)를 구성하는 제 2 진동부(9a,9c)와 질량체(13a,13c) 및 고정 지지부(11a,11c)는 원형이거나 사각형 또는 장방형으로 이루어지고,
    상기 제 2 진동부(9a,9c)와 질량체(13a,13c) 및 고정 지지부(11a,11c)는 연질 소재 성형을 통해 전부가 한 개의 몸체로 이루어진 일체화 진동체(20)로 변형되는 것을 특징으로 하는 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 일체화 진동체(20)는 연성의 얇은 막인 것을 특징으로 하는 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 진동체(7) 또는 일체화 진동체(20)는 질량체(13a,13c)와 고정 지지부(11a,11c) 사이에 배치된 제 2 진동부(9a,9c)에 일정한 폭의 연성화 제동 구간(21)을 포함하고,
    상기 연성화 제동 구간(21)은 오목하게 들어가거나 볼록하게 튀어나온 형태이거나 상면과 하면이 서로 마주보게 오목하게 들어간 형태 또는, 상면과 하면이 모두 평평한 면 형태인 것을 특징으로 하는 밀폐 공간에서 저음 영역이 확장 가능한 마이크로 스피커 모듈.
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