KR101866584B1 - 확성기 - Google Patents

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Abstract

하우징 및 상기 하우징에 탑재된 막을 구비하여 구성된 확성기로서, 막이 사운드를 만들기 위해 진동하도록 세트될 수 있고, 확성기가 하우징의 외부 측과 막 사이에서 연장되는 적어도 하나의 사운드 채널을 갖추며, 하나 이상의 국부 사운드 장벽이 사운드 채널에 제공되고, 사운드 장벽은 사운드 채널의 단면 영역의 적어도 15%를 국부적으로 차단하여, 사운드 압력의 증폭이 공진에 기인하여 가청 주파수 범위에서 야기되는 것을 특징으로 한다.

Description

확성기{LOUDSPEAKER}
본 발명은, 하우징과 상기 하우징에 탑재된 막(membrane)을 구비하여 구성된 확성기에 관한 것으로, 여기서 막은 사운드(sound)를 만들기 위해 진동할 수 있도록 세트되고, 상기 확성기는 하우징의 외부 측과 막 사이에서 연장되는 적어도 하나의 사운드 채널(sound channel)을 갖춘다.
일반적으로 하우징과 하우징에 탑재된 막을 갖춘 확성기가 알려져 있다.
본 발명은 알려진 확성기 보다 더 좋은 기계적 및/또는 음향 특성(acoustic properties)을 갖는 서론에서 설명된 형태의 확성기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 국부 사운드 장벽(local sound barriers)이 목적을 위해 사운드 채널에 제공되고, 사운드 장벽은 사운드 채널의 단면 영역의 적어도 15%를 국부적으로 차단(block)한다. 사운드 장벽은 소정 주파수 범위에서 상당한 정도로 사운드 레벨을 증폭하는 바, 이는 결국 다른 주파수 범위에서 또는 비가청 주파수 범위 조차에서도 사소한 손실을 초래한다.
US2004/0,047,488는 사운드 채널에서 음향적으로 투명한 그릴(acoustically transparent grille)이 제공되는 확성기를 설명하고 있지만, 결과적으로 본 발명에 따른 사운드 장벽을 설명하지는 않는다.
바람직하기는, 사운드 장벽은 사운드 채널의 단면 영역의, 25%와 75% 사이, 바람직하기는 35%와 65% 사이, 더욱 바람직하기는 40%와 60% 사이를 국부적으로 차단한다. 바람직하기는, 사운드 채널은 6∼10mm, 바람직하기는 7∼9mm의 폭을 갖고, 바람직하기는 사운드 장벽은 사운드 채널의 단면 영역의 적어도 평균 0.8 mm, 바람직하기는 2∼6mm, 더욱 바람직하기는 2.8∼5.2mm를 국부적으로 차단한다. 바람직하기는, 사운드 장벽은 0.5∼10mm, 바람직하기는 1∼8mm, 더욱 바람직하기는 2∼6mm의 두께를 갖는다.
사운드 채널에 있어서, 사운드 장벽은 바람직하기는 하우징의 외부 측에 가까운, 사운드 채널의 타단 보다, 막에 가까운, 사운드 채널의 종단에 더 근접한 위치에, 더욱 바람직하기는 막에 가까운, 사운드 채널의 종단의 위치에 배치된다.
사운드 채널은 바람직하기는 갭-형상(gap-shaped)이고, 상기 하나 이상의 사운드 장벽이 실질적으로 사운드 채널의 갭의 전체 길이를 따라 제공된다. 사운드 채널은 바람직하기는 실질적으로 평행하는 벽을 갖는다. 바람직한 실시에에 있어서, 사운드 장벽은 갭의 길이 방향(longitudinal direction)으로 연장되는 하나 이상의 빔에 의해 형성된다. 더욱 바람직하기는, 사운드 장벽은, 사운드 채널의 단면의 중앙에서, 갭의 길이 방향으로 연장되는, 빔(beam)에 의해 형성된다.
사운드 장벽은 바람직하기는 비-자석 재료(non-magnetic material), 바람직하기는 스테인리스 스틸(stainless steel), 황동(yellow brass), 알루미늄 또는 구리, 더욱 바람직하기는 구리로 이루어진다. 이러한 방법으로 달성되는 부가적인 효과는 사운드 장벽이 열의 효율적 발산에 대해 기여한다는 것이다. 이 효과는 사운드 장벽이 막에 가깝게 배치되면 특히 야기된다.
막은 바람직하기는 프레임에 탑재된 플렉시블 막(flexible membrane)이다. 바람직하기는, 확성기는 자계를 발생시키는 자석 유닛을 구비하여 구성되고, 막에는, 힘이 동작에서 막을 세트할 수 있는, 도전체 패턴을 통해 전류가 흐를 때 힘이 막 상에 미치는 방법으로 막이 자계에 위치하는, 막 상에 패턴으로 배열된 전기적 도전체가 제공된다. 바람직하기는, 도전체 패턴이 막 상의 적어도 2개의 공간지워져-떨어지는 진동 영역에 제공되는 한편, 확성기가 2개의 진동 영역과 하우징의 외부 측 사이에서 연장되는 적어도 2개의 사운드 채널을 갖는다.
도 1은 확성기의 부분 투시도이다.
도 2는 막 유닛(membrane unit)의 투시도이다.
도 3은 도 1의 확성기의 단면도이다.
도 4는 사운드 혼(sound horn)이 탑재된, 도 1의 확성기의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 확성기의 단면도이다.
도 6은 다른 주파수에 대해 사운드 강도(sound intensity) 상에서 본 발명에 따른 사운드 장벽의 폭(w)의 영향을 나타낸 그래프이다.
도 7은 다른 주파수에 대해 사운드 강도 상에서 본 발명에 따른 사운드 장벽의 두께(t)의 영향을 나타낸 그래프이다.
도 8 및 9는 본 발명의 다양한 실시예를 위한 MA(acoustic mass)의 결정을 나타낸 도면이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1에 따르면, 확성기는, 나사(3)에 의해 함께 탑재되는, 2개의 실질적으로 동일한 금속부(1, 2)로 구성되는 하우징을 구비하여 구성된다. 각 하우징부(1, 2)는 외부로 확성기에서 발생된 사운드를 전달하는 2개의 긴 슬롯-형상 홈(slot-shaped recesses) 또는 사운드 채널(4, 5)을 갖는다. 더욱이, 하우징부(1)에는, 증폭기의 사운드 신호 와이어(sound signal wires)가 연결될 수 있는, 전기적 연결점(6, 7)이 제공된다. 하우징(1, 2)에는 확성기에서 발생된 열을 분산시키기 위해 바깥쪽으로 길이방향으로 연장되는 냉각 핀(8; cooling fins)이 제공된다.
하우징부(1, 2)는, 제1 프레임-형상 프레임 부재(9; first frame-shaped frame member) 및 2개의 스트립-형상 프레임 부재(10, 11; strip-shaped frame members)로 구성되는, 도 2에 도시된 프레임을 에워싼다. 프레임 부재(9, 10, 11)는 바람직하기는 구리 또는 양극처리 알루미늄(anodized aluminium)으로 이루어진다. 프레임 부재(9, 10, 11)의 외부 표면은 전체에 걸쳐 하우징(1, 2)과 접촉을 이룬다. 평탄한 진동막(12; flat vibration membrane)이 접착제에 의해 또는 얇은 양면 접착 테이프에 의해 프레임 부재(9)에 부착된다. 접착제 또는 테이프는 열-도전형(heat-conducting type)이다. 막(12) 상에는, 연결점(6, 7)에 연결되고, 증폭기가 확성기로 전기적 신호를 보낼 때 진동하는 막을 세팅하는, 전기적 도전체 패턴(14; electrical conductor pattern)이 제공된다.
그러한 목적을 위해 확성기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 막(12)의 도전체 패턴(14; conductor pattern)이 위치된 곳에서 영구 자계를 발생시키는, 자석(13)을 구비하여 구성된다. 도전체 패턴(14)은, 막(12)의 일측 상에 긴, 직사각형 나선형(rectangular spiral)으로 제공되는, 전기적으로 도전성 경로에 의해 형성된다. 직사각형 패턴의 짧은 측 상에서는, 프레임 부재(10, 11)가 도전체 패턴 상에 직접적으로 제공된다. 따라서, 프레임 부재를 도전체 와이어에 부착하는 접착제 또는 접착 테이프는 전기적으로 절연성이어야만 한다. 막(12)의 다른 측 상에서는, 패턴의 상기 짧은 측이 프레임-형상 프레임 부재(9)의 짧은 측에 의해, 마찬가지로 커버된다. 따라서, 도전체 패턴(14)은 이러한 경우에 양 측 상에서 프레임 부재(9, 10, 11)로 열을 전달할 수 있다.
도전성 와이어(conductive wire)의 2개의 종단은, 차례로 연결점(6, 7)에 전기적으로 연결된, 프레임 부재(10) 상의 도전체 터미널(15, 16)에 연결된다. 도전체 터미널(15, 16)은 프레임 부재(10)로부터 전기적으로 절연된다. 프레임 부재(10, 11) 사이에서 길이 방향으로 서로에 대해 평행하게 연장되는, 도전체 패턴(14)의 라인은 2개의 공간지워져-떨어지는 진동 영역(17, 18; two spaced-apart vibration areas)을 형성한다.
도 3을 참조하면, 사운드 채널(4, 5)은 막(12)의 표면 상의 2개의 공간지워져-떨어지는 진동 영역(17, 18)으로부터 하우징부(1, 2)의 외부 측으로 연장되지만, 이는 확성기가 일 측 만에 대해 사운드를 방사해야만 하기 때문에 사운드 채널(4, 5)은 폐쇄 판(27; closing plate)에 의해 일 측 상에서 폐쇄된다. 후면으로 방사되는 사운드를 흡수하기 위해, 후면 측 상의 채널은 도 5에 도시된 바와 같이 댐퍼(24, 25; dampers of a synthetic foam)로 채워진다. 막에서 떨어진 방향에서 보면, 사운드 채널(4, 5)은 막에 대해, 즉 자석(13) 사이의 영역에서 먼저 수직으로 연장되고, 이어서 사운드 채널(4, 5)은 서로를 향해 경사지워진다. 각 사운드 채널(4, 5)의 외부 벽(19)과 내부 벽(20) 양쪽은, 변화되지 않고 남아있는 사운드 채널(4, 5)의 내부 벽(19)과 외부 벽(20) 사이에서 평행하는 관계로, 서로를 향해 경사지워진다. 확성기의 외부 측 상에서, 오직 매우 작은 공간만이 2개의 사운드 채널(4, 5)의 내부 벽(19) 사이에 남아있고, 상기 공간은 진동 영역(17, 18) 사이의 공간 보다 적어도 수 배 더 작다. 이러한 방식에서, 2개의 진동 영역(17, 18)에 의해 발생된 음파(sound waves)의 앞면(fronts)은 서로를 향해 인도되어 함께 결합되고, 따라서 2개의 파면(wave fronts) 사이의 불리한 간섭을 방지한다.
도 4는 나사(23)에 의해 확성기의 나사산 구멍(24)에 탑재되는 사운드 혼(21)을 나타낸다. 사운드 채널(4, 5)의 외부 벽(19)은 사운드 혼(21)의 벽(22)을 결합한다. 사운드 혼(21)은 주위로 더 연장되기 전에 사운드 앞면(sound front)의 점진적인 연장을 제공한다. 금속으로 이루어진 혼은, 또한 확성기의 열 방출(heat dissipation)에 대해 기여한다.
도 5는 이하의 적응에 따른, 상기한 확성기와 동일한, 본 발명에 따른 확성기를 나타낸다. 구리 빔(26; copper beam)이 채널(4, 5)의 각각에서 하우징(2)의 외부 측과 막(12) 사이에 위치한다. 빔(26)은 막(12)에 의해 발생된 사운드를 위한 사운드 장벽을 형성한다. 빔(26)은 채널(4, 5)의 전체 길이를 따라 연장된다. 횡 방향에서 보면, 빔(26)은 채널(4, 5)의 중앙에서 연장되어, 막으로부터의 사운드가 그를 통해 채널(4, 5)에 도달할 수 있는, 동일한 갭-형상 개구(gap-shaped opening)가 빔(26)의 양측 상에 제공된다. 채널(4, 5)의 폭은 8mm이고, 빔(26)의 폭(w)은 4mm이어서, 채널의 단면 영역의 50%가 빔에 의해 차단된다. 빔(26)의 두께(t)는 4mm이다.
사운드 채널(4, 5)에서의 사운드 장벽의 다른 형상이 또한 가능한 바, 길이 방향 또는 횡 방향으로 제공되는 여러 빔 또는 연결 천공 판(connection perforated plates)이 고려될 수 있다. 여기에 도시된 실시예가 가장 효과적인 실시예임이 발견되었다.
막(12)의 앞면에 사운드 장벽을 제공하는 것에 의해, 사운드 압력의 증폭은 공진(resonance)에 기인하여 야기되게 된다. 상기 공진은 막 상의 도전체 패턴의 전면에서 공기의 CA(acoustic compliance)에 따른 MA(acoustic mass)의 공명(resonation)의 결과로서 야기된다. MA는 에어 매스(air mass)/(area∧2), 또는 MA=m/(A∧2)에 의해 정의된다. 사운드 장벽의 전면 측 및 후면 측 상에서 연장되는 반-원통형 에어 매스(semi-cylindrical air masses)의 최종 수정(end correction)(도 8 및 도 9 참조)은 에어 매스(air mass)(m)의 결정에 따라 고려되어야만 한다.
fb(resonance frequency)는, fb = 1/(2*pi*square_root(MA*CA))에 의해 정의된다.
상기 공식을 이용하면, 가청 영역에서의 사운드의 증폭을 초래하기 위해, 빔(26)과 같은 장벽의 다양한 측면의 효과를 예측하는 것이 가능하고, 상기 예측은 다수의 실시예의 이하의 테스트 결과에 의해 확인된다.
폭(Width) : 도 6은 채널의 차단(blocking)이 (4mm의 두께에 따라) 10%(0.8mm)로 되면, 약 0.8dB의 증폭이 15kHz 주위의 영역에서 야기되게 됨을 나타낸다. 증폭이 3dB 이상인 경우에서, 차단이 약 50%(4mm)로 되면 최대 증폭이 야기된다. 차단이 50% 이상으로 되면 공진은 감소한다.
두께(Thickness) : 도 7은 채널에서의 차단이 비교적 얇으면(본 예에서는 0.8mm)(4mm의 폭(w)에 따라), 약 20kHz 이상의 (비가청) 범위에서 야기되는 최대 증폭에 따라, 이는 15kHz 주위의 범위에서 약 1dB의 증폭을 초래하게 됨을 나타낸다. 4mm의 두께의 경우에 있어서, 증폭은 3dB 이상이다. 일반적으로, 차단이 두꺼우면 두꺼울수록 최대 증폭을 갖는 피크 주파수는 더 낮아지는 것으로 말할 수 있다. 두께를 증가시키는 것은, 높은 공기 속도(본 예에서는 약 3kHz)에 따라, 주파수의 감쇄를 유도한다.
위치(Location) : 테스트는 차단(blocking)이 가능한 한 막에 가깝게 배치되면 가장 큰 효과가 달성됨을 나타낸다
형상(Shape) : 테스트는 개구(openings)의 수가 증가함에 따라 증폭 효과가 감소함을 나타낸다(예컨대, 그릴의 경우). 이 때문에, 채널의 폭의 중앙에서의 빔(2개의 개구)이 본 실시예에서 이용된다.

Claims (12)

  1. 하우징(1, 2) 및 상기 하우징에 탑재된 막을 구비하여 구성된 확성기로서, 막이 사운드를 만들기 위해 진동하도록 세트될 수 있고, 상기 확성기가 하우징(1, 2)의 외부 측과 막(12) 사이에서 연장되는 적어도 하나의 사운드 채널(4, 5)을 갖춘 것을 특징으로 하는 확성기에 있어서,
    하나 이상의 국부 사운드 장벽(26)이 사운드 채널(4, 5)에 제공되고, 사운드 장벽은 사운드 채널(4, 5)의 단면 영역의 적어도 15%를 국부적으로 차단하여, 사운드 압력의 증폭이 하우징 내의 공진에 기인하여 가청 주파수 범위에서 야기되고,
    사운드 장벽(26)이 막(12)에 가까운 사운드 채널의 종단에 더 근접한 사운드 채널(4, 5)의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 확성기.
  2. 제1항에 있어서,
    사운드 장벽(26)이 사운드 채널(4, 5)의 단면 영역의 25%와 75% 사이를 국부적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 확성기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    사운드 채널(4, 5)은 6∼10mm의 폭을 갖고, 사운드 장벽(26)은 사운드 채널(4, 5)의 단면 영역의 적어도 평균 0.8 mm를 국부적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 확성기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    사운드 장벽(26)은 0.5∼10mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 확성기.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    사운드 채널이 갭-형상(gap-shaped)이고, 상기 하나 이상의 사운드 장벽이 사운드 채널(4, 5)의 갭의 전체 길이를 따라 제공되는 것을 특징으로 하는 확성기.
  7. 제6항에 있어서,
    사운드 장벽(26)이 갭의 길이 방향(longitudinal direction)으로 연장되는 하나 이상의 빔에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 확성기.
  8. 제7항에 있어서,
    사운드 장벽(26)이, 사운드 채널(4, 5)의 단면의 중앙에서, 갭의 길이 방향으로 연장되는 빔에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 확성기.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    사운드 장벽(26)이 비-자석 재료(non-magnetic material), 스테인리스 스틸(stainless steel), 황동(yellow brass), 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확성기.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    채널(4, 5)의 벽이 서로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 확성기.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    막(12)이 프레임(9, 10, 11)에 탑재된 플렉시블 막(flexible membrane)인 것을 특징으로 하는 확성기.
  12. 제11항에 있어서,
    도전체 패턴(14)이 막(12) 상의 적어도 2개의 공간지워져-떨어지는 진동 영역(17, 18)에 제공되고, 확성기가 2개의 진동 영역(17, 18)과 하우징(1, 2)의 외부 측 사이에서 연장되는 적어도 2개의 사운드 채널(4, 5)을 갖는 것을 특징으로 하는 확성기.
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