KR101815062B1 - 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극소 체적의 스피커 모듈에 패시브 라디에이터(passive radiator)를 적용하여 저역의 음질을 개선한 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커에 관한 것이다.본 발명의 스피커는 스피커 유닛(110); 패시브 라디에이터(120)와, 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간과 패시브 라디에이터가 동일 공간상에 배치되어 내부에 소정 크기의 챔버공간을 형성하는 케이스(130)를 포함하고, 케이스(130)는 일측에 음향출구(132d)와 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간(132a)이 형성되고, 타측의 챔버공간에 벤트홀(132c)이 형성되어 있는 제1 케이스(132)와, 제1 케이스(132)와 체결되어 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간을 커버링하고 패시브 라디에이터(120)를 장착하기 위한 홀(134a)이 형성되어 있는 제2 케이스(134)로 구성되고, 벤트 홀(132c)에는 노이즈와 이물질을 차단하기 위한 메쉬(140)가 부착되어 있는 것이다. 본 발명에 따르면, 스마트폰이나 테블릿과 같은 모바일 디바이스에 사용되는 대략 1cc 이하의 극소체적용 스피커 모듈에서도 인클로우져와 같이 패시브 라디에이터를 적용하여 스피커 모듈에서 저대역의 음질을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커{ PASSIVE RADIATOR SPEAKER FOR MOBILE DEVICE }
본 발명은 마이크로 스피커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극소 체적의 스피커 모듈에 패시브 라디에이터(passive radiator)를 적용하여 음질을 개선한 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커에 관한 것이다.
일반적으로, 오디오 내지 홈 시어터의 스피커는 인클로우져에 진동판의 동작에 의해 음파가 방사되도록 스피커 유닛이 설치되는데, 인클로우져란 스피커 유닛을 조립해 넣는 목재, 혹은 플라스틱류 등으로 만든 스피커 케이스를 말하는 것으로, 캐비넷 혹은 박스라고 부르기도 한다. 통상 인클로우져가 없이 스피커 유닛만을 동작시켜 음파를 방사시킬 경우, 저음이 제대로 재생되지 않게 되고, 고음의 경우 음질이 좋지 않게 된다.
한편, 패시브 라디에터(passive radiator)는 보조 저역 발생 장치로써 ABR(auxiliary bass radiatir)이라고도 하며, 보이스 코일이나 자기적인 구조가 없는 평면 스피커 유닛으로서 스피커 유닛에서 형성된 진동을 받아 캐비넷 배면으로 저음을 재생 방출하는 것이다. 즉, 스피커 유닛은 보이스 코일에 전류가 흐름에 따라 진동판을 진동시켜 음향 에너지를 방사시키는데, 캐비넷 내부에 내재된 공기가 진동하면서 캐비넷 배면에 설치된 패시브 라디에이터도 함께 진동하여 캐비넷 배면으로 저역음을 재생 방출하게 된다.
이와 같이 패시브 라디에이터가 채택된 스피커는 캐비넷과 스피커 유닛이 크기 때문에 소형 전자기기나 평면디스플레이장치와 같은 박형 전자제품에 적용하기 어렵고, 특히 스마트폰이나 테블릿과 같은 모바일 디바이스에 사용되는 스피커 모듈에는 적용되지 못하고 있었다.
KR 10-1608148 B1 KR 10-2007-0063075 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 캐비넷 내부 용량이 1cc 이하인 극소체적의 스피커 모듈에 적용되어 저역음질을 개선한 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 스피커 유닛; 패시브 라디에이터; 및 상기 스피커 유닛을 실장하기 위한 공간과 상기 패시브 라디에이터가 동일 공간상에 배치되어 내부에 소정 크기의 챔버공간을 형성하는 케이스를 포함한다.
상기 패시브 라디에이터는 에지와 바디로 이루어진 수동형 진동판으로서 스피커 유닛에 의한 챔버공간의 진동에 따라 저역음을 재생하여 음질을 개선하는 것이고, 상기 패시브 라디에이터의 면적(size)은 최소 7㎟ 에서 최대 100 ㎟인 것이다.
상기 케이스는 일측에 음향출구와 스피커 유닛을 실장하기 위한 공간이 형성되고, 타측의 챔버공간에 벤트 홀이 형성되어 있는 제1 케이스와, 상기 제1 케이스와 체결되어 스피커 유닛을 실장하기 위한 공간을 커버링하고 패시브 라디에이터를 장착하기 위한 홀이 형성되어 있는 제2 케이스로 구성되어거나 제1, 제2 케이스 중 한쪽의 동일 케이스상에 같이 구성되어질 수도 있으며, 상기 벤트 홀에는 노이즈와 이물질을 차단하기 위한 메쉬가 부착되어 있다. 또한 상기 제1 케이스와 제2 케이스에 의해 형성된 챔버공간의 용량은 0.1cc ~ 1cc인 것이다.
본 발명에 따르면, 스마트폰이나 테블릿과 같은 모바일 디바이스에 사용되는 대략 1cc 이하의 극소체적용 스피커 모듈에서도 인클로우져와 같이 패시브 라디에이터를 적용하여 스피커 모듈에서 저대역의 음질을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에서는 패시브 라디에이터(Passive radiator) 구조가 기본적으로 밀폐형이라는 정형화된 개념에서 탈피하여 케이스 후면에 벤트 홀(vent hole)을 형성하여 위상차에 의해 발생되는 딥(dip) 현상을 개선함과 아울러 벤트 홀(vent hole)의 실효 개구(open)량이나 메쉬(mesh)와 홀 사이즈(hole size)를 통해 공기(air) 흐름을 제어하여 딥(dip) 발생량을 최소화할 수 있도록 제어하여 의도하는 음향 특성을 구현할 수 있다. 또한 후면에 벤트 홀(vent hole)에 의한, 기압 차에 따른 스피커 진동판 및 패시브 라디에이터의 변형 등의 문제를 해소할 수 있다.
그리고 종래의 저음강화구조의 마이크로 스피커 모듈(Micro speaker module)의 저음 상승 및 개선 효과는 약 +1dB로서 크지 않으나 본 발명의 경우에는 저음 상승효과가 약 +3~6dB로서 상승효과가 매우 큰 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커의 분리 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커의 제1 결합 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커의 제2 결합 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 스피커의 측단면도,
도 5는 본 발명에 따라 패시브 라디에이터가 적용된 마이크로 스피커와 적용되지 않은 마이크로 스피커의 SPL 특성을 도시한 그래프,
도 6은 본 발명에 따라 패시브 라디에이터가 적용된 마이크로 스피커에서 벤트홀이 적용된 경우와 적용되지 않는 경우의 SPL 특성을 도시한 그래프이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커의 분리 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커의 결합 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 스피커의 측단면도이다.
본 발명에 따른 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 스피커 유닛(110)과, 패시브 라디에이터(120), 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간과 패시브 라디에이터(120)를 위한 공간이 동일공간에 배치되고 내부에 극소체적의 챔버공간을 형성하는 케이스(130)로 구성된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 스피커 유닛(110)은 자기회로와 보이스코일, 진동판을 포함하는 통상의 마이크로 스피커 유닛으로서 오디오신호에 따라 진동판이 진동되어 음향을 생성하고, 패시브 라디에이터(120)는 에지(122)와 바디(124)로 이루어진 수동형 진동판으로서 스피커 유닛에 의한 챔버공간의 진동에 따라 저역음을 재생하여 음질을 개선한다. 특히, 본 발명에 따른 패시브 라디에이터(passive radiator)는 극소체적(1cc 이하)의 스피커 모듈(speaker module)내에 장착되어야 하기 때문에 그 크기는 제한적이다. 즉, 통상적으로 패시브 라디에이터(passive radiator)는 메인 스피커(main speaker)의 진동판 면적(Sd)보다 동일하거나 큰 것이 일반적인데, 본 발명의 패시브 라디에이터(passive radiator)의 크기는 메인 스피커(main speaker)의 진동판 면적(Sd)보다 작은 크기(size)이면서 탄성이 우수한 소재를 채택하여 적용한 것이다. 이와 같이 재질의 개선을 통해서 복잡하고 제한적인 면적을 갖는 스피커 모듈내에 장착이 가능하며, 작은 크기(size)의 패시브 라디에이터에서도 의도하는 저음 특성 상승 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에서 패시브 라디에이터(120)의 크기(size)는 최소 7㎟ 에서 최대 100 ㎟까지 가능하다. 또한 본 발명에 따른 패시브 라디에이터(120)의 에지(Edge;122)와 바디(Body;124)는 서로 재질을 다르게 사용하며, 통상 에지(122)는 필름을 포함한 실리콘(Silicone) 재질을 사용하고, 바디(124)는 소정의 무게를 갖는 금속 박판을 사용한다.
케이스(130)는 일측에 음향출구(132d)와 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간(132a)이 형성되고, 타측에 챔버공간(150)이 형성되어 있는 제1 케이스(132)와, 제1 케이스(132)와 체결되어 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간을 커버링하고 패시브 라디에이터(120)를 장착하기 위한 홀(134a)이 형성되어 있는 제2 케이스(134)로 구성된다. 또한 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간(132a)과 패시브 라디에이터(120)를 장착하기 위한 홀(134a)이 제1, 제2 케이스 중 한쪽의 동일 케이스 상에 형성되어 동일 케이스 상에 실장될 수도 있다. 패시브 라디에이터(120)가 장착되는 위치(132b)의 케이스에는 벤트 홀(132c)이 형성되어 있고, 벤트 홀(132c)에는 노이즈와 이물질을 차단하기 위한 메쉬(140)가 부착되어 있다. 또한 음향출구(132d)는 케이스(130)의 좁은 세로면에 돌출되어 있으며, 타측에 신호선을 인입하기 위한 홀(132e)이 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에서 제1 케이스(132)와 제2 케이스(134)에 의해 형성된 챔버공간의 용량은 대략 0.1cc ~ 1cc 정도이다.
도 5는 본 발명에 따라 패시브 라디에이터가 적용된 마이크로 스피커와 적용되지 않은 마이크로 스피커의 음압(SPL) 특성을 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따라 패시브 라디에이터가 적용된 마이크로 스피커에서 벤트 홀이 적용된 경우와 적용되지 않는 경우의 음압(SPL) 특성을 도시한 그래프이다.
극소체적의 마이크로 스피커 모듈(Module)에 패시브 라디에이터(120)를 적용할 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 패시브 라디에이터(120)의 공진점과 엔클로우져의 공진점 간의 위상차와 간섭이 발생되어 Fb 지점에서 딥(Dip)이 발생되는 문제점이 있다. 즉, 도 5의 그래프를 참조하면, G2 그래프는 패시브 라디에이터(120)를 채용하지 않은 구조의 SPL 특성을 나타내고, G1 그래프는 패시브 라디에이터(120)를 적용한 구조의 특성을 나타낸다. 도 5에 도시된 그래프를 비교하면, 패시브 라디에이터(120)를 적용할 경우(G1) 적용하지 않는 경우(G2)보다 저음대역이 개선되는 것을 알 수 있으나 Fb 지점에서 딥(Dip) 현상이 발생되는 것을 알 수 있다.
그러나 본 발명에서와 같이 케이스에 벤트 홀(132c)을 형성하여, 그에 따른 공진에 의한 위상차에 따른 간섭을 제거할 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 딥 현상이 제거되어 음질이 크게 개선되는 것을 알 수 있다. 도 6을 참조하면, G1 그래프는 패시브 라디에이터(120)를 채용하지 않은 구조의 음압(SPL) 특성을 나타내고, G3 그래프는 패시브 라디에이터(120)를 적용하고 벤트 홀(132c)이 형성된 구조의 음압(SPL) 특성을 나타낸다. 도 6에 도시된 그래프를 비교하면, 패시브 라디에이터(120)를 적용하면서 벤트 홀(132c)이 형성된 경우(G3)가 적용하지 않는 경우(G1)보다 저음대역이 크게 개선됨과 아울러 벤트 홀(132c)을 형성함으로써 Fb 지점에서 딥(Dip) 현상이 제거되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 패시브 라디에이터 구조의 스피커 모듈(speaker module)에서는 1차 공진점(F1)과 2차 공진점(F2)간의 위상차 및 간섭으로 인해 Fb(Box tuning frequency) 지점에서 Dip 현상이 발생한다. 그리고 패시브 라디에이터(Passive radiator) 구조는 기본적으로 밀폐형이어서 Fb 지점의 상호간 위상차에 의한 딥(dip) 현상이 발생되는데, 특히 극소체적을 갖는 스피커 모듈(speaker module)의 경우 딥(dip)의 정도가 더 심하므로 극소체적의 스피커 모듈에서는 패시브 라디에이터를 적용할 수 없는 것으로 알려져 있다.
그러나 본 발명에서는 패시브 라디에이터(Passive radiator) 구조가 기본적으로 밀폐형이라는 고정된 개념을 탈피하여 케이스에 벤트 홀(132c)을 형성하여 이를 개선 및 보완하였고, 벤트 홀(vent hole)의 개구(open)량과, 메쉬(mesh)와 홀 크기(hole size)를 통해 공기(air) 흐름을 제어하여 딥(dip) 발생량을 최소화함으로써 의도하는 음향 특성을 구현할 수 있게 되었다.
그리고 종래의 저음 강화 구조에서 마이크로 스피커 모듈(Micro speaker module)의 저음 상승효과는 약 +1dB로서 크지 않으나 본 발명의 경우 저음 상승효과가 약 +3~6dB로서 매우 큰 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100: 스피커 모듈 110: 스피커 유닛
120: 패시브 라디에이터 122: 에지
124: 바디 130: 케이스
132: 제1 케이스 132a: 스피커 유닛 실장공간
132b: 패시브 라디에이터 장착 위치 132c: 벤트 홀
132d: 음향출구 132e: 인입홀
134: 제2 케이스 134a: 패시브 라디에이터 장착홀
140: 벤트홀 메쉬 150: 챔버공간

Claims (5)

  1. 스피커 유닛(110);
    7㎟ 에서 최대 100 ㎟의 면적을 갖는 패시브 라디에이터(120); 및
    상기 스피커 유닛(110)과 상기 패시브 라디에이터(120)를 동일 공간상에 수용하며 체적이 0.1cc ~ 1cc인 케이스(130)를 포함하고,
    상기 패시브 라디에이터(120)는
    에지(122)와 바디(124)로 이루어진 수동형 진동판으로서 스피커 유닛에 의한 챔버공간의 진동에 따라 저역음을 재생하여 음질을 개선하고,
    상기 케이스(130)는
    일측에 음향출구(132d)와 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 엔클로저 공간(132a)이 형성되고, 타측의 패시브 라디에이터 공간에 딥 현상을 억제하기 위한 벤트홀(132c)이 형성되어 있는 제1 케이스(132)와,
    상기 제1 케이스(132)와 체결되어 스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간을 커버링하고 패시브 라디에이터(120)를 장착하기 위한 홀(134a)이 형성되어 있는 제2 케이스(134)로 구성되어
    상기 패시브 라디에이터 공간의 공진점과 상기 엔클로저 공간의 공진점 간의 위상차와 간섭을 억제하여 딥(Dip) 현상을 제거한 것을 특징으로 하는 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 벤트홀(132c)에는
    노이즈와 이물질을 차단하기 위한 메쉬(140)가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커.
  5. 제1항에 있어서, 상기 케이스(130)는
    스피커 유닛(110)을 실장하기 위한 공간(132a)과, 패시브 라디에이터(120)를 장착하기 위한 홀(134a)이 동일 케이스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 극소 체적용 패시브 라디에이터 스피커.
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