KR102534923B1 - 프레임 및 이를 이용한 스피커 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 스피커 조립체는, 평면형상의 진동판을 사용하고, 장축방향의 길이가 단축방향의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성되고, 상기 스피커 조립체는, 상면이 개방된 형상의 프레임; 진동판; 상기 진동판의 가장자리부와 결합하는 탄성재질의 엣지; 단일의 보이스코일; 저면을 통해 상기 보이스코일과 결합하고, 일부 영역이 상기 진동판과 결합하고, 일부 영역이 상기 프레임과 결합하여 상기 진동판을 탄성지지하는 서스펜션; 상기 프레임 바닥면 중앙에 결합하고, 요크, 자석, 및 플레이트를 포함하여 구성되는 단일의 자기회로; 및 상기 요크 보다 높은 열전도율을 갖고, 상기 프레임 바닥면과 결합하고, 상기 요크의 외주면과 인접하게 배치되는 한 쌍의 히트싱크들;을 포함하여 구성되고, 상기 프레임의 상기 바닥면은, 상기 요크가 결합하는 제 1 결합공이 형성되는 제 1 영역; 및 상기 제 1 영역의 장축방향의 양쪽에 각각 인접하게 배치되고, 한 쌍의 상기 히트싱크들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 2 결합공들이 형성되는 제 2 영역;을 포함하여 구성되고, 상기 제 2 영역은, 상기 요크의 최고점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 상기 요크의 최저점 보다 높은 높이의 최저점을 갖도록 형성되어 상기 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 상측으로 노출하고, 상기 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 하측으로 노출하는 것을 특징으로 한다.

Description

프레임 및 이를 이용한 스피커 조립체{FRAME AND SPEAKER ASSEMBLY}
본 발명은 영상장치 또는 통신장치에 사용될 수 있는 장방형 스피커 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열방출 성능을 개선하여 신뢰성을 향상시킨 평면 진동판과 단일의 자기회로를 사용하는 슬림 스피커 조립체 및 이에 사용되는 프레임에 관한 것이다.
TV, 모니터 등의 영상장치의 부품으로 사용되는 스피커 조립체는 디스플레이 일측에 매립되도록 폭이 좁고 길이가 긴 장방형 형상을 갖는다. 통상적으로 스피커 조립체의 길이는 폭의 3배 이상으로 형성된다. 분할진동 문제가 적은 원형 진동판과 달리 장방형 스피커 조립체(30)의 진동판(31)은 장축방향 양단의 분할진동으로 인한 음향특성 저하가 심하게 발생한다. 도 29는 영상장치에 사용되는 종래의 장방형 스피커를 도시하고, Matsushita의 일본 공개특허공보 제1989-269396호 "스피커"는 종래의 장방형 스피커 구조를 개시한다. 종래의 스피커 조립체(30)의 진동판(31)은 높은 강성을 갖는 콘(cone) 진동판(31)을 채택하여 장축방향 양단의 분할진동을 완화할 수 있었다.
후술하는 평면 진동판을 사용한 "슬림 스피커(slim speaker)"와 구별하기 위해 콘 진동판(31)을 사용한 종래의 스피커 조립체는 "제너럴 스피커(general speaker)"로 통용된다. 콘 진동판(31)은 강성이 높은 장점이 있지만, 원뿔 형상으로 인해 스피커 조립체(30) 높이가 높은 문제가 있다. 통상적인 제너럴 스피커(30)는 길이(L) 120 mm 이상, 폭(W) 30 mm 이상, 높이 30 mm 이상의 큰 규격을 갖는다. 따라서 제너럴 스피커(30)는 미려한 디자인을 추구하는 평판 TV 등의 영상장치에는 적합하지 않다..
이에 따라 콘 진동판(31)이 아닌 평면 진동판을 사용하여 스피커 조립체를 소형화하려는 시도가 있었다. 그러나 평면 진동판은 콘 진동판(31)에 비해 진동판 강성이 떨어지기 때문에 장축방향 양단의 분할진동이 더욱 증가하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 보이스코일 및 자기회로로 구성되는 구동계 크기를 확대하는 방법과 구동계 수를 늘리는 방법이 제안되었다.
Panasonic의 일본 공개특허공보 제1997-200891호 "스피커" 및 Panasonic의 일본 등록특허공보 제4590403호 "스피커", 한국토프톤의 한국 등록특허공보 제10-0665530호 "장방형 슬림스피커에 적용되는 격판을 갖는 진동판"은 극단적으로 확대된 구동계가 평면 진동판을 구동하는 스피커 조립체를 개시한다. 이러한 구조에 따르면 진동판의 장축방향 양단에 직접 구동력이 전달되어 분할진동이 완화되는 효과가 있다. 하지만, 첫째, 보이스코일 크기 증가로 인해 진동계 질량이 무거워져 스피커 효율이 저하되는 문제가 있다. 둘째, 자석 크기 증가에 따라 스피커 조립체의 제조원가가 상승하여 가격경쟁력이 저하되는 문제가 있다. 특히 영상장치에 사용되는 스피커 조립체는 개당 $ 0.5 내지 $ 1.5 의 낮은 가격으로 거래되고, 제조원가 중 자석 부품가격이 차지하는 비중이 30% 정도이기 때문에 자석 크기 증가로 인한 가격 증가는 스피커 조립체의 가격경쟁력을 심각하게 저하시킨다.
삼성전자의 한국 공개실용신안공보 제20-1989-0001812호 "프레임 일체형 다중자기회로 스피커", Panasonic의 일본 공개특허공보 제1989-027399호 "사각형 평면스피커" 및 Panasonic의 일본 등록특허공보 제3613881호 "스피커"는 복수의 구동부들이 평면 진동판을 구동하는 스피커 조립체를 개시한다. 이러한 구조에 따르면 진동판 장축방향의 양단에 인접한 위치에 구동계들이 각각 위치하기 때문에 분할진동을 완화하는 효과가 있다. 하지만 진동판에 복원력을 제공하기 위해 종래의 패브릭 소재의 주름 댐퍼(32, corrugated damper)를 사용하는 문제가 있다. 주름 댐퍼(32)는 보이스코일을 관통하여 결합하기 때문에 자기회로, 댐퍼, 진동판 간의 간섭을 피하기 위해 보빈의 길이가 길어져 스피커 조립체의 높이가 높아지는 문제가 있다.
Kenwood의 일본 공개특허공보 제1998-327491호 "스피커", 진영지앤티의 한국 공개특허공보 제10-2010-0011199호 "장방형 박막스피커" 및 범진아이엔디의 한국 등록특허공보 제10-0963559호 "슬림형 스피커"는 평면 서스펜션을 사용한 슬림 스피커 구조를 개시한다. 평면 서스펜션은 평면 진동판의 저면과 직접 결합하고, 보빈을 관통하지 않고 보빈의 상면과 결합하기 때문에 스피커 조립체의 높이를 저감하는 효과가 있다. 예컨대 현재 상용화된 평면 진동판 및 평면 서스펜션을 사용한 슬림 스피커의 한 종류는 길이(L) 85 mm, 폭(W) 18 mm, 높이 13 mm의 컴팩트한 규격을 갖는다.
한편, 콘 진동판에 비해 약한 평면 진동판의 강성을 보강하는 방법으로 볼록한 형상의 입체적인 강성 보강구조를 채택하여 분할진동을 다소 완화할 수 있었다. 그리고, 제너럴 스피커(30)에서 사용되는 저가의 페라이트 자석(33, Ferrite Magnet)이 아닌 고가의 네오디뮴 자석(Neodymium Magnet)을 채택하여 소형의 자석으로 충분한 구동력을 진동판에 전달할 수 있도록 하였다.
그런데, 네오디뮴 자석은 페라이트 자석 보다 높은 자력을 제공하는 장점이 있지만, 페라이트 자석 보다 낮은 큐리 온도(Curie Temperature)로 인해 고온환경에서 감자(demagnetizaion)가 발생하는 단점이 있다. 그리고 네오디뮴 자석은 희토류 원소를 원료로 하여 가격이 비싸고 높은 가격 변동성을 갖는 문제가 있다. 실제로 2011년 중국의 희토류 수출 제한으로 인해 네오디뮴 자석의 가격이 단기간에 11배 폭등한 바 있다. 따라서 복수의 네오디뮴 자석을 사용하는 종래의 슬림 스피커는 높은 가격과 높은 가격 변동성을 갖는 문제가 있다.
또한, 종래의 슬림 스피커는 복수의 구동계를 사용하기 때문에 자석 뿐 아니라 보이스코일, 보빈, 플레이트, 요크의 수도 증가하기 때문에 제조원가가 높아지고, 제조공정이 복잡하여 제조비용이 상승하고 불량률이 높은 문제가 있다.
마지막으로, 복수의 보이스코일을 사용한 종래의 슬림 스피커는 단일의 진동판에 복수의 구동계가 구동력을 전달하기 때문에 진동 간의 간섭으로 인해 음의 왜곡이 발생하는 문제가 있다.
이러한 문제들로 인해 영상장치의 부품 스피커로서 제너럴 스피커(30)가 현재까지도 주로 사용되고, 슬림 스피커는 미려한 디자인이 중요한 고가의 영상장치에만 제한적으로 사용되는 한계가 있다.
따라서, 종래의 복수 구동계 슬림 스피커와 같은 컴팩트한 크기를 가지면서 단순화된 구조와 높은 가격 경쟁력을 갖는 새로운 단일 구동계 슬림 스피커의 개발이 요구되고 있다. 구동계의 크기 증가 없이 단일 구동계 슬림 스피커를 구현하기 위해서는 세 가지 기술적 문제가 존재한다. 첫째는 낮은 음압레벨(SPL : Sound Pressure Level)이고, 둘째는 장축방향 양단의 분할진동 문제이고, 셋째는 높은 발열로 인한 감자문제이다.
단일 구동계는 구동력이 진동판 중앙에 집중되어 진동판 전체면적을 구동시키기 어렵다. 일반적으로 진동판은 강체(rigid body)로서 진동판 전역이 피스톤 진동을 하는 것이 이상적이다. 그런데 강성이 낮은 장방형 평면 진동판의 중앙에 구동력이 집중되는 단일 구동계 환경에서는 진동원에서 멀리 떨어진 진동판 양단 부근까지 충분한 진동 에너지가 전달되지 않는다. 따라서 진동판의 진동변위가 불충분해 전체적인 음압레벨이 떨어지거나 음압레벨이 불균일해지는 문제가 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해 단일 구동계 슬림 스피커의 진동판은 진동원에 인접한 중앙영역은 높은 강성을 가져 진동에너지 손실을 최소화하고, 진동원에서 떨어진 양단 부근은 상대적으로 낮은 강성을 가져 적은 진동에너지로도 중분한 진동변위를 확보하도록 구성한다. (주)슬리비스의 한국 등록특허공보 제10-1560365호 "스피커 장치의 진동판"은 진동판 중앙에 형성된 오목부의 높이가 중앙에서 양단으로 갈수록 높아지고, 오목부에 인접해 형성된 볼록부의 높이가 중앙에서 양단으로 갈수록 낮아지는 구조를 개시한다. 이러한 진동판 구조에 따르면 중앙부는 높은 강성을 갖고 양단부는 비교적 낮은 강성을 갖기 때문에 단일 구동계 슬림 스피커의 음압레벨을 증가시킬 수 있다.
하지만, 이러한 구조에 따르면 진동판 양단의 강성이 상대적으로 낮기 때문에 해당영역에서의 비틀림 진동을 포함한 분할진동의 영향이 커져 특정영역에서 음압레벨이 국소적으로 급감하는 딥(dip) 문제가 발생한다. 따라서 진동판 양단의 비틀림 진동을 효과적으로 억제할 수 있는 구조가 요구된다. (주)슬리비스의 한국 공개특허공보 제10-2016-0089264호 "진동판 조립체" 및 한국 등록특허공보 제10-1564896호 "진동판 조립체"는 장축방향 양 끝단에 연장부가 형성된 진동판을 개시한다. 이러한 진동판 구조에 따르면 연장부가 진동판 양단에 추가적인 복원력을 제공하고 비틀림을 억제하여 단일 구동계 슬림 스피커의 분할진동 영향을 완화할 수 있다.
(주)슬리비스의 한국 등록특허공보 제10-1737813호 "슬림 스피커의 진동판과 엣지 연결 구조"는 양단에 추가된 연장부와 엣지 사이에 점탄성재를 도포한 진동판을 개시한다. 이러한 연결구조에 따르면 진동판 연장부에 도포된 점탄성재는 비틀림 진동을 포함한 분할진동을 효과적으로 흡수하여 단일 구동계 슬림 스피커의 분할진동 영향을 더욱 완화할 수 있다.
다음으로, 단일 구동계 슬림 스피커는 복수 구동계 슬림 스피커에 비해 발열에 취약하다. 예컨대 2개의 보이스코일이 병렬로 연결된 종래의 복수 구동계 슬림 스피커는 열저항이 각 보이스코일에 분배되어 연속 구동시 스피커 내부온도는 120℃까지만 상승하는 반면, 단일 보이스코일을 사용하고 별도 방열구조가 없는 단일 구동계 슬림 스피커는 열 저항이 단일에 보이스코일에 집중되어 연속 구동시 스피커 내부온도가 200℃ 이상으로 상승한다. 슬림 스피커는 전술한 바와 같이 공간 제약으로 인해 고출력의 네오디뮴 자석을 사용하는데, 네오디뮴 자석은 200℃ 사용환경에서 심각한 감자가 발생한다. 따라서 장시간 구동시 스피커 출력특성이 열화되는 문제가 있다. 영상장치용 부품 스피커는 96시간 동안 정격입력 구동시 특성변화를 검사하는 신뢰성 테스트 기준을 통과해야 하는데 이를 위해 단일 구동계 슬림 스피커에 적합한 효율적인 방열구조의 개발이 요구된다.
종래의 부품 스피커 조립체에 있어서, 제너럴 스피커(30)는 열에 강한 페라이트 자석을 사용하고, 종래의 슬림 스피커는 열이 분산되는 복수 구동계를 사용하기 때문에 특별한 방열구조가 고려되지 않았다. 스피커 방열구조는 주로 높은 구동전력으로 구동되는 고출력 스피커에서 고려되었다. 고출력 스피커는 영상장치 부품용 스피커와 달리 공간의 제약과 제조비용의 제약이 적기 때문에 고가의 방열소재를 사용하거나 복잡한 방열구조물을 추가하거나 부피가 큰 히트싱크를 부가하는 방법을 적용하였지만, 이러한 방열구조는 공간 및 제조비용의 제약이 큰 영상장치용 부품 스피커에 적용하기에는 적합하지 않은 문제가 있다.
한편, 진동계 질량증가는 아래 수학식과 같이 최고 공진주파수를 낮추기 때문에 중고역대 음향특성을 떨어뜨린다.
[수학식 1]
Figure 112018056361116-pat00001
따라서 중고역대 음향특성 개선을 위해서는 진동계 질량을 감소시켜야 하고, 이를 위해서는 보이스코일의 선경을 작게 하여 보이스코일의 질량을 감소하는 방법을 적용할 수 있다. 그런데, 보이스코일 선경이 감소하면 저항이 증가하고 그에 따라 발열도 증가하여 스피커 조립체의 신뢰성 및 음향특성을 저하시키는 문제가 발생한다. 특히 부품용 스피커의 보이스코일은 0.01 mm 내외의 매우 작은 선경(TV 스피커 : 0.07 내지 0.10 mm, 마이크로 스피커 : 0.05 내지 0.08 mm)을 갖기 때문에 열저항이 매우 높다.
보이스코일에서 발생한 열은 전술한 네오디뮴 자석의 감자 뿐 아니라 폴리머 수지 소재의 프레임, TPU 또는 고무 소재의 진동판 에지(edge), 펄프 또는 필름 소재의 진동판, 폴리이미드(Polyimide) 등의 소재의 보빈, 및 보이스코일/진동판/진동판 엣지/프레임을 상호 접착하는 접착제를 열변형시키거나 융용시킬 수 있다. 또한 전자부품이 극도로 집적되는 스마트폰 등의 환경에서의 스피커 발열은 다른 전자부품의 성능 저하를 야기한다.
또한, 보이스코일의 저항은 아래 수학식과 같이 온도의 증가에 따라 증가한다.
[수학식 2]
Figure 112018056361116-pat00002
그런데, 보이스코일 저항은 아래 수학식과 같이 스피커 효율과 반비례의 관계이기 때문에 온도 증가로 인한 보이스코일의 저항 증가는 결국 스피커 효율 감소를 야기한다.
[수학식 3]
Figure 112018056361116-pat00003
따라서 영상장치에 사용되는 부품용 스피커에 채택이 가능하도록 스피커 조립체의 크기를 증가시키지 않으면서, 제조비용 증가를 최소화할 수 있는 새로운 구조의 방열구조가 요구된다.
주식회사 블루콤의 한국 등록특허공보 제10-0692256호 "마이크로스피커의 방열구조" 및 Sony Corp.의 일본 공개특허공보 제2002-281592호 "스피커 장치"는 플레이트 또는 센터폴 상부에 열발산 부재를 설치한 스피커 조립체를 개시한다. 이러한 방열 구조에 따르면 열발산 부재가 스피커 조립체 내부의 열을 외부로 배출하는 효과가 있다. 그러나 첫째, 스피커 외부로 노출되는 열발산 부재의 영역만큼 진동판 면적이 작아져 스피커 조립체의 음압레벨이 감소한다. 둘째, 열발산 부재로 인해 스피커 조립체의 높이가 증가한다. 셋째, 진동판을 관통하여 설치되는 열발산 부재로 인해 조립공정이 복잡해진다.
Fortune Grand Technology의 미국 등록특허공보 제8,311,264호 "Ultra-thin Speaker"는 열발산 영역(heat dissipating area)으로 작용하는 연장표면(extended surfaces)을 갖는 요크를 개시한다. 이러한 방열 구조에 따르면 요크의 연장표면이 스피커 조립체 내부의 열을 외부로 배출하는 효과가 있다. 그러나 자기회로의 일부인 연장표면은 낮은 열전도율을 갖는 강자성체이기 때문에 충분한 방열효과를 기대하기 어렵다.
Apple Inc.의 미국 등록특허공보 제8,682,020호 "Speaker Magnet Thermal Management", 삼성전자의 한국 공개특허공보 제10-2008-0006962호 "스피커유닛 및 이를 갖는 전자장치"는 요크 바닥부의 아래쪽에 부착되는 열전달부재 및 히트싱크를 포함하는 스피커 조립체를 개시한다. 이러한 방열 구조에 따르면 히트싱크가 스피커 조립체 내부의 열을 외부로 배출하는 효과가 있다. 그러나 첫째, 열전달부재가 낮은 열전도율을 갖는 요크의 바닥에 접촉되기 때문에 방열효과가 제한적이다 둘째, 요크바닥에 부착되는 열전달부재 및 히트싱크로 인해 스피커 조립체의 높이가 증가한다.
본 특허출원의 (주)슬리비스의 한국 등록특허공보 제10-1560363호 "스피커 장치"는 요크의 상면에 직접 접촉하는 라디에이터를 포함하는 스피커 조립체를 개시한다. 이러한 구조에 따르면 높은 열전도율을 갖는 라디에이터가 스피커 내부에서 요크와 열접촉하여 스피커 외부로 열을 신속하게 방출하는 효과가 있다. 하지만 라디에이터의 두께가 얇아 충분한 방열이 어렵다.
일본 공개특허공보 제1989-269396호 일본 공개특허공보 제1997-200891호 일본 등록특허공보 제4590403호 한국 등록특허공보 제10-0665530호 한국 공개실용신안공보 제20-1989-0001812호 일본 공개특허공보 제1989-027399호 일본 등록특허공보 제3613881호 일본 공개특허공보 제1998-327491호 한국 공개특허공보 제10-2010-0011199호 한국 등록특허공보 제10-0963559호 한국 등록특허공보 제10-1560365호 한국 공개특허공보 제10-2016-0089264호 한국 등록특허공보 제10-1564896호 한국 등록특허공보 제10-1737813호 한국 등록특허공보 제10-0692256호 일본 공개특허공보 제2002-281592호 미국 등록특허공보 제8,311,264호 미국 등록특허공보 제8,682,020호 한국 공개특허공보 제10-2008-0006962호 한국 등록특허공보 제10-1560363호
본 발명에 따른 스피커 조립체는, 스피커 조립체 내부로 히트싱크 높이의 적어도 1/5를 노출하고, 스피커 조립체 외부로 히트싱크의 높이의 적어도 1/5를 노출하는 프레임 구조를 통해 스피커 조립체 내부의 열을 히트싱크가 효율적으로 수용하여 외부로 신속하게 배출하고, 히트싱크로 인한 스피커 조립체의 높이 증가를 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 히트싱크가 결합하는 영역의 높이가 요크의 높이 이내로 형성되는 프레임 구조를 통해 히트싱크 중단을 프레임이 안정적으로 고정하여 스피커 조립체의 조립안정성을 향상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 요크와 결합하는 영역의 프레임 바닥면은 낮은 위치로 형성되고 히트싱크들과 결합하는 영역의 프레임 바닥면은 높은 위치로 형성되는 프레임 구조를 통해 요크를 프레임이 안정적으로 지지하면서도 히트싱크의 일부가 외부로 충분히 노출되어 방열효과를 향상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 요크와 결합하는 영역의 프레임 바닥면의 일부가 히트싱크의 저면의 일부와 접촉하는 프레임 구조를 통해 히트싱크가 프레임과 결합하는 높이가 프레임에 의해 규정되어 조립공정을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 프레임 바닥면의 일부 영역이 히트싱크의 측면의 일부와 접촉하는 프레임 구조를 통해 히트싱크 및 프레임이 안정적으로 결합하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 일측에 요크의 외주면에 부합하는 곡면 영역이 형성되고, 타측에 복수 개의 방열 핀들이 형성된 히트싱크 구조를 통해 스피커 조립체 내부의 열을 히트싱크가 효율적으로 수용하여 외부로 신속하게 배출하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 스피커 조립체의 프레임은, 평면형상의 진동판을 사용하고, 장축방향의 길이가 단축방향의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성되는 장방형 스피커 조립체에 사용되고, 측면의 상부를 통해 진동판 조립체와 결합하고, 바닥면을 통해 요크와 결합하고, 상기 프레임의 상기 바닥면은, 상기 요크가 결합하는 제 1 결합공이 형성되는 제 1 영역; 및 상기 제 1 영역의 장축방향의 양쪽에 각각 인접하게 배치되고, 상기 요크 보다 높은 열전도율을 갖는 한 쌍의 히트싱크들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 2 결합공들이 형성되는 제 2 영역;을 포함하여 구성되고, 상기 제 2 영역은, 상기 요크의 최고점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 상기 요크의 최저점 보다 높은 높이의 최저점을 갖도록 형성되어 상기 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 상측으로 노출하고, 상기 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 하측으로 노출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 프레임에 있어서, 상기 제 2 영역은, 상기 요크 높이의 4/5 지점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 상기 요크 높이의 1/5 지점 보다 높은 높이의 최저점을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 프레임에 있어서, 상기 제 2 영역은, 상기 제 1 영역 보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 프레임에 있어서, 상기 제 1 영역은, 상면의 적어도 일부 영역이 상기 히트싱크의 저면의 일부와 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 프레임에 있어서, 상기 프레임의 상기 바닥면은, 상기 제 1 영역에서 연장되어 상기 제 2 영역을 연결하는 제 3 영역;을 더 포함하고, 상기 제 3 영역은, 적어도 일부 영역이 상기 히트싱크의 측면의 일부와 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 프레임에 있어서, 상기 제 2 영역은, 상기 제 1 결합공의 장축방향의 양쪽에 각각 배치되고, 한 쌍의 라디에이터들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 3 결합공들;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스피커 조립체는, 평면형상의 진동판을 사용하고, 장축방향의 길이가 단축방향의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성되고, 상기 스피커 조립체는, 상면이 개방된 형상의 프레임; 진동판; 상기 진동판의 가장자리부와 결합하는 탄성재질의 엣지; 단일의 보이스코일; 저면을 통해 상기 보이스코일과 결합하고, 일부 영역이 상기 진동판과 결합하고, 일부 영역이 상기 프레임과 결합하여 상기 진동판을 탄성지지하는 서스펜션; 상기 프레임 바닥면 중앙에 결합하고, 요크, 자석, 및 플레이트를 포함하여 구성되는 단일의 자기회로; 및 상기 요크 보다 높은 열전도율을 갖고, 상기 프레임 바닥면과 결합하고, 상기 요크의 외주면과 인접하게 배치되는 한 쌍의 히트싱크들;을 포함하여 구성되고, 상기 프레임의 상기 바닥면은, 상기 요크가 결합하는 제 1 결합공이 형성되는 제 1 영역; 및 상기 제 1 영역의 장축방향의 양쪽에 각각 인접하게 배치되고, 한 쌍의 상기 히트싱크들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 2 결합공들이 형성되는 제 2 영역;을 포함하여 구성되고, 상기 제 2 영역은, 상기 요크의 최고점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 상기 요크의 최저점 보다 높은 높이의 최저점을 갖도록 형성되어 상기 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 상측으로 노출하고, 상기 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 하측으로 노출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체에 있어서, 상기 제 2 영역은, 상기 요크 높이의 4/5 지점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 상기 요크 높이의 1/5 지점 보다 높은 높이의 최저점을 갖는 것을 특징으로 한다,
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체에 있어서, 상기 제 2 영역은, 상기 제 1 영역 보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체에 있어서, 상기 제 1 영역은, 상면의 적어도 일부 영역이 상기 히트싱크의 저면의 일부와 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체에 있어서, 상기 프레임의 상기 바닥면은, 상기 제 1 영역에서 연장되어 상기 제 2 영역을 연결하는 제 3 영역;을 더 포함하고, 상기 제 3 영역은, 적어도 일부 영역이 상기 히트싱크의 측면의 일부와 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 상기 프레임 바닥면과 결합하는 한 쌍의 라디에이터들;를 더 포함하고, 상기 제 2 영역은, 상기 제 1 결합공의 장축방향의 양쪽에 각각 배치되고, 한 쌍의 상기 라디에이터들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 3 결합공들;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체에 있어서, 상기 히트싱크는, 상기 요크와 인접한 영역에는 상기 요크의 외주면과 부합하는 곡면 영역이 형성되고, 상기 곡면 영역과 대향하는 방향으로 연장되어 형성되는 복수 개의 방열 핀들이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 영상장치는 영상출력 모듈; 및 음향출력 모듈;을 포함하여 구성되고, 상기 음향출력 모듈은 본 발명에 따른 스피커 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통신장치는, 통신 모듈; 및 음향출력 모듈;을 포함하여 구성되고, 상기 음향출력 모듈은 본 발명에 따른 스피커 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스피커 조립체는, 스피커 조립체 내부로 히트싱크 높이의 적어도 1/5를 노출하고, 스피커 조립체 외부로 히트싱크의 높이의 적어도 1/5를 노출하는 프레임 구조를 통해 스피커 조립체 내부의 열을 히트싱크가 효율적으로 수용하여 외부로 신속하게 배출하고, 히트싱크로 인한 스피커 조립체의 높이 증가를 방지하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 히트싱크가 결합하는 영역의 높이가 요크의 높이 이내로 형성되는 프레임 구조를 통해 히트싱크 중단을 프레임이 안정적으로 고정하여 스피커 조립체의 조립안정성을 향상하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 요크와 결합하는 영역의 프레임 바닥면은 낮은 위치로 형성되고 히트싱크들과 결합하는 영역의 프레임 바닥면은 높은 위치로 형성되는 프레임 구조를 통해 요크를 프레임이 안정적으로 지지하면서도 히트싱크의 일부가 외부로 충분히 노출되어 방열효과를 향상하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 요크와 결합하는 영역의 프레임 바닥면의 일부가 히트싱크의 저면의 일부와 접촉하는 프레임 구조를 통해 히트싱크가 프레임과 결합하는 높이가 프레임에 의해 규정되어 조립공정을 용이하게 하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 프레임 바닥면의 일부 영역이 히트싱크의 측면의 일부와 접촉하는 프레임 구조를 통해 히트싱크 및 프레임이 안정적으로 결합하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체는, 일측에 요크의 외주면에 부합하는 곡면 영역이 형성되고, 타측에 복수 개의 방열 핀들이 형성된 히트싱크 구조를 통해 스피커 조립체 내부의 열을 히트싱크가 효율적으로 수용하여 외부로 신속하게 배출하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 상면을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 저면을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 결합상태를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체의 구성요소를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동판 상면을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진동판 저면을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엣지의 상면을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엣지의 저면을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 진동판 및 엣지의 조립상태의 상면을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 진동판 및 엣지의 조립상태의 저면을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 서스펜션을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서스펜션을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서스펜션을 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 진동판, 엣지 및 서스펜션의 조립상태의 저면을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 진동판 조립체의 저면을 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 서스펜션과 보빈의 결합상태의 상면을 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 서스펜션과 보이스코일의 솔더링 상태를 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 진동판 조립체의 저면을 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 진동판 조립체의 단면을 도시하는 도면.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 상면을 도시하는 도면.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 저면을 도시하는 도면.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 도시하는 도면.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크 및 요크를 도시하는 도면.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 조립체의 상면을 도시하는 도면.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 단일 구동계 슬림 스피커 조립체의 주파수 대 음압레벨 그래프.
도 26은 제 2 결합부를 포함하지 않는 서스펜션을 사용한 단일 구동계 슬림 스피커 조립체의 주파수 대 음압레벨 그래프.
도 27은 점탄성체를 포함하지 않는 진동판을 사용한 단일 구동계 슬림 스피커의 주파수 대 음압레벨 그래프.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 단일 구동계 슬림 스피커 조립체의 신뢰성 테스트 전후의 주파수 대 음압레벨 그래프.
도 29는 종래의 제너럴 스피커의 상면을 도시하는 도면.
도 30은 종래의 복수 구동계 슬림 스피커의 서스펜션을 도시하는 도면.
도 31은 종래의 복수 구동계 슬림 스피커의 서스펜션과 보이스코일의 솔더링 상태를 도시하는 도면.
본 명세서에서 사용하는 용어들은 다음과 같다. "장방형"은 도 1에 도시된 바와 같이 길이(L) 방향의 장축과 폭(W) 방향의 단축을 갖는 직사각형, 트랙형, 또는 타원형을 의미한다. "장축"은 스피커 조립체의 길이(L) 방향의 가상의 축을 의미하고, "단축"은 스피커 조립체의 폭(W) 방향의 가상의 축을 의미한다. "장변"은 장축 방향으로 길게 형성된 최외곽 변을 의미한다. "단변"은 단축 방향으로 짧게 형성된 최외곽 변을 의미하고, 도 1과 같은 트랙형상의 실시예에서는 곡선 형태일 수 있다.
"상측"은 도 1의 스피커 조립체에서 진동판의 진동면이 향하는 방향을 의미한다. "하측"은 도 2의 스피커 조립체에서 요크 바닥면이 향하는 방향을 의미한다. "상면"은 스피커가 조립된 상태에서 "상측"을 향하는 면을 의미한다. "저면"은 "상면"과 대향하는 면으로서 스피커가 조립된 상태에서 "하측"을 향하는 면을 의미한다.
"보이스코일"은 전기적인 설명에서는 전기가 도통하고 전자기력이 작용하는 보이스코일 자체를 의미하지만 구조적인 설명에서는 보이스코일과 보이스코일이 권취된 보빈을 의미한다.
"제너럴 스피커" 또는 "제너럴 스피커 조립체"는 장방형 및 콘형 진동판을 사용하고, 보이스코일에 관통하여 결합하는 댐퍼를 사용한 스피커 조립체를 의미한다. "슬림 스피커" 또는 "슬림 스피커 조립체"는 장방형 및 평면 진동판을 사용하고, 보이스코일을 관통하지 않고 진동판 저면에 결합하는 서스펜션을 사용한 스피커 조립체를 의미한다.
"복수 구동계"는 단일의 진동판을 복수의 보이스코일 및 이에 대응하는 복수의 자기회로가 구동하는 것을 의미한다. "단일 구동계"는 단일의 진동판을 단일의 보이스코일 및 단일의 자기회로가 구동하는 것을 의미한다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스피커 조립체(10) 및 스피커 조립체(10)를 구성하는 부품들를 설명한다.
[스피커 조립체]
본 발명에 따른 스피커 조립체(10)는 진동판(100), 엣지(200), 서스펜션(300), 보이스코일(400), 프레임(500), 및 자기회로(600)를 포함하여 구성된다. 진동판(100), 엣지(200), 서스펜션(300), 및 보이스코일(400)은 도 15에 도시된 바와 같이 보이스코일(400)의 진동에 따라 진동하는 진동판 조립체(12)를 구성한다. 프레임(500) 및 자기회로(600)는 도 24에 도시된 바와 같이 보이스코일(400) 진동에도 진동하지 않는 프레임 조립체(14)를 구성한다. 히트싱크(700) 및/또는 라디에이터(800)를 더 포함하는 실시예의 경우 히트싱크(700) 및/또는 라디에이터(800)는 프레임 조립체(14)를 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체(10)의 상측을 도시한다. 진동판(100)의 가장자리부(110)와 결합된 엣지(200)는 프레임(500)의 상측에 결합한다.
본 발명에 따른 스피커 조립체(10)는 장축방향(x) 길이(L)가 단축방향(y) 길이(W) 보다 길게 형성되며, 바람직하게는 장축방향(x) 길이(L)는 단축방향(y) 길이(W)의 3 배 이상으로 형성될 수 있다. 참고로 도 1의 실시예에 있어서 장축방향(x) 길이(L)는 85 mm, 단축방향(y) 길이(W)는 18 mm로서 장축방향(x) 길이(L)는 단축방향(y) 길이(W)의 4.72 배이다. 이러한 장방형 구조의 스피커 조립체(10)는 영상장치 베젤부위에 결합하기 적합하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체(10)의 하측을 도시한다. 스피커 조립체(10)의 프레임(500) 저면에는 요크(610)가 결합한다. 프레임(500) 바닥면(510)은 요크(610)의 바닥면을 노출함으로써 스피커 조립체(10)의 방열성능을 개선하는 것이 바람직하다. 실시예에 따라서는 프레임(500) 바닥면(510)에는 요크(610)와 인접하게 배치된 한 쌍의 히트싱크(700)가 더 결합할 수 있다. 히트싱크(700)가 결합하는 바닥면(510) 영역은 요크(610)가 결합하는 바닥면(510) 영역 보다 높게 형성되어 히트싱크(700)의 하측의 일부를 노출함으로써 스피커 조립체(10)의 방열성능을 개선하는 것이 바람직하다.
실시예에 따라서는 스피커 조립체(10)는 라디에이터(800)를 더 포함함으로써 방열성능을 개선하는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스피커 조립체(10)의 결합상태를 도시한다. 본 발명에 따른 스피커 조립체(10)는 진동판 조립체(12) 및 프레임 조립체(14)를 포함하여 구성된다. 보이스코일(400)은 자기회로(600)의 자기갭에 위치하도록 구성된다. 자기회로(600)는 도 3에 도시된 바와 같이 요크(610), 요크(610)의 중앙에 배치되는 자석(620), 자석(620)의 상부에 배치되는 플레이트(630)로 구성된다.
이하에서는 도면을 참조하여 각 부품들을 상세히 설명한다.
[진동판]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동판(100)의 상면을 도시한다. 진동판(100)의 평면형상은 장축(x)과 단축(y)을 갖는 장방형 형태로 구성되며, 예컨대 직사각형 형상, 트랙 형상, 또는 타원형상일 수 있다. 본 발명에 따른 진동판(100) 단면 형상은 실질적으로 평면 형상으로 구성된다. 입체적인 형상을 갖는 콘(cone) 진동판 및 돔(dome) 진동판과 비교하여 평면 진동판(100)은 강성은 떨어지지만 스피커 조립체(10)의 높이를 낮출 수 있다. 진동판(100) 소재는 특별히 제한되지 않으며 펄프, 폴리머 필름, FPCB, 허니컴, 유리섬유, 탄소섬유 등 일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 진동판(100)은 진동면(130)과 가장자리부(110)를 포함하여 구성된다. 진동면(130)은 강성보강을 위해 오목부(132)와 볼록부(134)를 더 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 진동판(100)은 중앙에서 장축방향(x)의 바깥쪽으로 향할수록 볼록부(134)와 오목부(132)의 높이 차이가 적어지는 강성보강구조를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 따르면 진동판(100) 강성을 높여 분할진동을 완화할 수 있을 뿐 아니라 중앙부 강성이 장축방향(x)의 양단부 강성 보다 높기 때문에 특히 단일 구동계 슬림 스피커의 음압레벨 향상에 적합하다.
도 5에 도시된 바와 같이 진동판(100)은 장축방향(x)의 양 끝단의 가장자리부(110)에서 바깥쪽으로 연장되어 형성되는 연장부(120)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 연장부(120)는 프레임(500) 등의 고정단에 고정되거나 프레임(500) 등의 고정단에 고정되지 않도록 구성할 수 있다.
연장부(120)는 원하는 음향특성에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 하측으로 꺽인 형상이거나, 수평하게 연장된 형상이거나 상측으로 꺽인 형상일 수 있다. 진동판(100)의 연장부(120)는 장축방향(x)의 양단에서 발생할 수 있는 비틀림 진동 등의 분할진동을 완화하여 음향성능을 개선하는 효과를 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진동판(100)의 저면을 도시한다. 진동판(100)의 저면에서는 오목부(132)가 반대로 볼록한 형상을 갖고 볼록부(134)가 반대로 오목한 형상을 갖는다. 한편 도 14에 도시된 바와 같이 가장자리부(110)의 저면과 오목부(132) 중앙영역의 저면은 평면 형상의 서스펜션(300)이 부착되기 위해 동일한 높이를 갖는 것이 바람직하다.
[엣지]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엣지(200)의 상면을 도시한다. 엣지(200)는 중앙부를 통해 진동판(100)의 진동면(130)이 노출되도록 고리 모양으로 형성되고, 내측 고정부(210), 외측 고정부(220) 및 연결부(230)를 포함하여 구성된다. 외측 고정부(220)는 프레임(500)에 고정되고, 내측 고정부(210)는 진동판(100) 가장자리부(110)에 고정되어 연결부(230)의 탄성을 통해 엣지(200)는 진동판(100)을 탄성지지하여 진동판(100)에 복원력을 제공하는 기능을 수행한다. 엣지(200)의 소재는 특별히 제한되지 않으며 예컨대 열가소성 폴리우레탄(TPU : Thermoplastic Polyurethane), 니트릴 부타디엔 고무(NBR : Nitrile Butadiene Rubber), 천연고무, 실리콘 등과 같이 탄성소재를 사용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엣지(200)의 저면을 도시한다. 내측 고정부(210)의 저면은 도 19에 도시된 바와 같이 평탄면을 포함하여 진동판(100)의 가장자리 상면과 결합할 수 있고, 외측 고정부(220)의 저면은 평탄면을 포함하여 프레임(500)에 고정되는 서스펜션(300)의 가장자리인 제 3 결합부(340) 상면과 결합할 수 있다. 연결부(230)는 도 7에 도시된 바와 같이 상부로 볼록한 형상의 롤형으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라서는 하부로 볼록한 형상의 역롤형이거나 다수의 볼록부(134)가 연결되어 형성되는 주름형일 수 있다.
도 9는 진동판(100)과 엣지(200)의 결합상태의 상면을 도시하고, 도 10은 진동판(100)과 엣지(200)의 결합상태의 저면을 도시한다. 엣지(200)의 개구부를 통해 진동면(130)의 상면이 노출된다. 진동판(100)이 연장부(120)를 포함하는 실시예에 있어서, 연장부(120)는 도 10에 도시된 바와 같이 엣지(200)의 단변측의 연결부(230)에 인접하게 위치할 수 있다.
[서스펜션]
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 서스펜션(300)을 도시한다. 서스펜션(300)은 엣지(200)와 함께 진동판(100)에 기계적인 복원력을 제공하는 기능과 진동판(100)의 강성을 보강하는 기능과 보이스코일(400)과 외부회로와의 전기적 경로를 제공하는 기능을 복합적으로 수행할 수 있다.
종래의 제너럴 스피커(30)의 댐퍼(32)와 비교하면 댐퍼(32)는 진동판의 저면과 결합하지 않지만 서스펜션(300)은 공간상 제약으로 인해 진동판(100)의 저면과 결합하고, 댐퍼(32)는 보빈을 관통하여 결합하지만, 서스펜션(300)은 저면을 통해 보빈(410)의 상면과 결합하는 차이가 있다. 이러한 차이로 인해 종래의 제너럴 스피커(30)의 댐퍼(32)는 복원력을 보빈을 통해 진동판에 제공하는 반면 슬림 스피커의 서스펜션(300)은 복원력을 진동판(100)에 직접 제공하는 차이가 있다.
서스펜션(300)은 진동판(100)에 복원력을 제공하는 기능, 진동판(100)의 강성을 보강하는 기능 및 보이스코일(400)에 전기적 경로를 제공하는 기능을 복합적으로 수행할 수 있다.
서스펜션(300)이 진동판(100)에 복원력을 제공하기 위해 서스펜션(300)의 일부 영역은 진동판(100) 저면과 결합하고, 일부 영역은 고정단인 프레임(500) 측벽의 상면과 결합하고, 일부 영역은 다른 구성요소와 결합하지 않고 진동판(100)에 탄성력을 제공한다.
진동판(100) 저면과 결합하는 서스펜션(300)의 일부 영역을 통해 진동판(100)의 강성을 추가적으로 보강하여 분할진동을 완화할 수 있다. 서스펜션(300)은 진동판(100) 중앙 영역만 선택적으로 보강함으로써 단일 구동계 슬림 스피커의 음압레벨을 증가시키는 것이 바람직하다.
서스펜션(300)이 전기적 경로로 기능하기 위해 인청동 등의 도전성 재질로 서스펜션(300)을 제작하거나 절연성 재질의 서스펜션(300)의 일부 영역에 도전성 경로를 형성할 수 있다. 또한 도 12에 도시된 바와 같이 장축(x)을 중심으로 대칭적으로 분할된 서스펜션(300)이 각각 보이스코일(400)의 양단부와 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있다. 외부회로로부터 오디오 신호를 입력받기 위해 장축방향(x)의 단부에는전극부(350)가 형성될 수 있다. 전극부(350)은 도 1에 도시된 바와 같이 조립상태에서 외부로 노출되도록 구성할 수 있다.
서로 인접한 전극부(350)에는 도 13에 도시된 바와 같은 연결편(352)이 더 포함될 수 있다. 연결편(352)은 조립공정에서 분할된 서스펜션(300)을 연결하여 조립 편의성을 높이는 역할을 수행하고, 분할된 서스펜션(300)이 각각 전기적 경로로 기능하도록 진동판(100)의 조립 이후에 연결편(352)은 제거될 수 있다.
공간적 제약이 많은 슬림 스피커에서 사용되는 서스펜션(300)은 실질적인 평면형상으로 형성된다. 서스펜션(300) 소재는 특별히 제한되지 않으며 전기전도성, 탄성력, 제조비용을 고려하여 SUS(Steel Use Stainless) 또는 인청동 등의 금속소재를 사용하거나 FPCB를 사용할 수 있다.
서스펜션(300)은 다양한 형태로 구현할 수 있다. 도 11은 탄성지지부(330)이 보이스코일(400)을 지지하는 제 1 결합부(310)와 직접 연결되는 실시예를 도시하고, 도 12는 탄성지지부(330)이 진동판(100) 중앙부의 강성을 보강하는 제 2 결합부(320)를 통해 제 1 결합부(310)와 연결되는 실시예를 도시하고, 도 13은 탄성지지부(330)이 제 1 결합부(310)와 직접 연결되고, 진동판(100) 중앙부의 강성을 보강하는 제 2 결합부(320)가 제 1 결합부(310)에서 탄성지지부(330)과 별도로 연장되는 실시예를 도시한다.
도 11의 실시예에 따른 서스펜션(300)은 제 1 결합부(310), 제 3 결합부(340), 및 탄성지지부(330)를 포함하여 구성된다. 제 1 결합부(310)는 저면의 적어도 일부를 통해 보이스코일(400)의 상면 또는 보이스코일(400)이 권취된 보빈(410)의 상면의 적어도 일부와 결합하고, 상면을 통해 진동면(130) 저면의 일부와 결합한다. 단일 구동계 슬림 스피커 조립체(10)의 경우 제 1 결합부(310)는 서스펜션(300)의 중앙부에 위치한다. 이러한 구조를 통해 제 1 결합부(310)는 보이스코일(400)을 고정하고, 서스펜션(300) 중앙부를 진동면(130)에 결합시키는 기능을 수행한다.
한편 진동면(130)이 오목부(132) 및 볼록부(134)와 같은 강성보강구조를 포함하는 실시예에 있어서, 진동판(100) 저면은 오목부(132) 및 볼록부(134)로 인해 평탄하지 않기 때문에 진동판(100)의 가장자리부(110)와 서스펜션(300)의 제 1 결합부(310)가 교차하는 지점 및 진동판(100)의 오목부(132) 저면과 서스펜션(300)의 제 1 결합부(310)가 교차하는 지점에서 제 1 결합부(310) 상면의 일부는 접착제 등의 고정수단에 의해 진동판(100) 저면의 일부와 결합한다.
제 1 결합부(310)는 도 13에 도시된 바와 같이 보이스코일(400)의 단면 형상과 동일하게 형성될 수도 있으나, 도 11에 도시된 바와 같이 제 3 결합부(340)와 인접한 영역이 직선으로 형성되어 진동면(130) 가장자리부(110)와 결합하는 영역을 더욱 증가시키는 한편 진동면(130) 중앙에 추가적인 강성을 제공하도록 구성하는 것이 바람직하다.
제 3 결합부(340)는 서스펜션(300)의 최외곽을 형성한다. 제 3 결합부(340)의 평면 형상은 엣지(200)의 외측 고정부(220)와 동일한 평면 형상으로 구성할 수 있다. 예컨대 엣지(200)의 외측 고정부(220)가 트랙형으로 형성된 경우 제 3 결합부(340)는 역시 트랙형으로 형성될 수 있다.
제 3 결합부(340)는 상면을 통해 엣지(200)의 저면과 결합하고, 저면을 통해 프레임(500)의 상면과 결합한다. 구체적으로 제 3 결합부(340)는 상면을 통해 엣지(200)의 외측 고정부(220)와 결합하고, 저면을 통해 프레임(500) 측벽의 상면과 결합한다. 제 3 결합부(340)의 장축방향(x) 양단에는 전극부(350)가 더 형성될 수 있다.
탄성지지부(330)는 제 1 결합부(310)에서 연장되어 제 3 결합부(340)와 연결되도록 형성되며 진동판(100)을 탄성지지하도록 상면 및 저면이 다른 부품과 결합하지 않는다. 탄성지지부(330)는 상측으로 볼록한 형상을 갖는 엣지(200)의 연결부(230) 하부에 위치하여 진동판(100)의 진동시 다른 부품과 간섭없이 진동판(100)에 적절한 기계적인 복원력을 제공하는 기능을 수행한다. 탄성지지부(330)는 도 11에 도시된 바와 같이 4개로 구성될 수도 있고, 2개로 구성될 수 있다. 탄성지지부(330)의 개수, 형상, 길이는 스피커 조립체(10)에 요구되는 음향특성 및 서스펜션(300)에 요구되는 컴플라이언스(compliance)에 따라 선택할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서스펜션(300)을 도시한다. 서스펜션(300)은 제 1 결합부(310), 제 2 결합부(320)들, 제 3 결합부(340) 및 탄성지지부(330)들을 포함하여 구성된다. 제 1 결합부(310)는 중앙에 위치하고 도 15에 도시된 바와 같이 저면을 통해 보이스코일(400)과 결합하는 단일의 제 1 결합부(310)로 구성된다.
도 14에 도시된 바와 같이 오목부(132)와 볼록부(134)를 갖는 진동면(130)과 결합하는 경우, 진동판(100)의 가장자리부(110)와 서스펜션(300)의 제 1 결합부(310)가 교차하는 지점 및 진동판(100)의 오목부(132) 저면과 서스펜션(300)의 제 1 결합부(310)가 교차하는 지점을 통해 제 1 결합부(310) 상면의 일부는 접착제 등의 고정수단에 의해 진동판(100) 저면의 일부와 결합한다.
제 1 결합부(310)는 도 13에 도시된 바와 같이 보이스코일(400)의 평면과 동일한 형상을 갖거나, 도 11 또는 도 12에 도시된 바와 같이 제 3 결합부(340)와 인접한 영역이 직선으로 형성되어 진동면(130) 가장자리부(110)와 결합하는 영역을 더욱 증가시키는 한편 제 1 결합부(310)가 진동면(130) 중앙에 추가적인 강성을 제공하도록 구성하는 것이 바람직하다.
제 2 결합부(320)들은 제 1 결합부(310)에서 바깥쪽으로 연장되어 형성되고, 도 14에 도시된 바와 같이 상면을 통해 진동판(100)의 저면과 결합한다. 특히 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 진동판(100)이 평탄하게 형성된 가장자리부(110) 및 가장자리부(110)에서 연결되는 진동면(130)을 포함하여 구성되고, 진동면(130)은 장축방향(x)으로 형성된 오목부(132) 및 오목부(132)와 가장자리부(110)를 연결하는 볼록부(134)를 포함하여 구성되는 경우, 제 2 결합부(320)들은 도 14에 도시된 바와 같이 각각 진동판(100)의 가장자리부(110)의 저면과 결합하도록 구성할 수 있다.
서스펜션(300)의 최외곽을 형성하는 제 3 결합부(340)는 상면을 통해 엣지(200)의 저면과 결합하고, 저면을 통해 프레임(500)의 상면과 결합한다.
복수의 탄성지지부(330)들은 제 2 결합부(320)들 각각에서 연장되어 제 3 결합부(340)와 연결되고, 진동판(100)을 탄성지지하도록 상면 및 저면이 다른 부품과 결합하지 않는다.
도 12에 도시된 바와 같이 제 2 결합부(320)가 장축방향(x) 중 일 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 2 결합부(320)들과, 장축방향(x) 중 타 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 2 결합부(320)들로 구성되는 경우 탄성지지부(330)는, 4 개의 제 2 결합부(320)들로부터 각각 연장되어 형성되는 4 개의 탄성지지부(330)들로 구성된다. 이 때 서로 마주하는 한 쌍의 제 2 결합부(320)들 간의 간격은, 서로 마주하는 한 쌍의 탄성지지부(330)들 간의 간격 보다 좁게 형성된다.
제 2 결합부(320)의 길이(L1)가 길어지면 진동판(100) 강성(stiffness)이 증가하고, 탄성지지부(330)의 길이(L2)가 길어지면 스피커의 컴플라이언스(compliance)가 증가한다. 한편 도 12에 도시되 바와 같이 한정된 전체 서스펜션(300)의 길이(Lsus)에서 제 2 결합부(320)의 길이(L1)와 탄성지지부(330)의 길이(L2)는 서로 트레이드 오프(trade off) 관계에 있다. 따라서 적절한 길이의 선택이 중요하다.
피스톤 진동이 유리한 일반적인 스피커의 진동판과는 달리 본 발명이 적용되는 단일 구동계 슬림 스피커의 진동판(100)에 있어서는 진동판 전체가 아닌 진동판 중앙부의 강성을 선택적으로 강화하는 것이 바람직하다. 따라서 진동판(100)에 부착되는 제 2 결합부(320)의 길이(L1)가 너무 길면 진동판(100) 전체 강성이 증가하여 오히려 음향특성이 저하되는 문제가 있다. 따라서 제 2 결합부(320)의 길이(L1)는 탄성지지부(330)의 길이(L2) 보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 다양한 형상의 서스펜션(300)에 대한 음향특성 실험 결과 제 2 결합부(320)의 길이(L1)는 서스펜션(300)의 장축방향(x) 길이(Lsus)의 5 % 내지 15 % 의 길이인 것이 바람직하고, 탄성지지부(330)의 길이(L2)는 서스펜션(300)의 장축방향(x) 길이(Lsus)의 10 % 내지 25 % 인 것이 바람직하다.
도 25는 제 2 결합부(320)를 포함하는 도 12의 실시예에 따른 서스펜션(300)을 사용한 단일 구동계 슬림 스피커의 음압레벨(SPL : Sound Pressure Level) 그래프를 도시하고, 도 26은 제 2 결합부(320)를 포함하지 않는 도 11의 실시예에 따른 서스펜션(300)을 사용한 단일 구동계 슬림 스피커의 음압레벨 그래프를 도시한다. 제 2 결합부(320)를 포함하는 서스펜션(300)은 진동판(100) 중앙의 강성을 선택적으로 강화하여 스피커 조립체(10)의 음향특성을 평탄화하는 것이 확인된다.
도 13의 실시예에 따른 서스펜션(300)은 제 1 결합부(310), 제 2 결합부(320), 제 3 결합부(340), 및 탄성지지부(330)를 포함하여 구성된다. 제 1 결합부(310)는 저면의 적어도 일부를 통해 보이스코일(400)의 상면 또는 보이스코일(400)이 권취된 보빈(410)의 상면의 적어도 일부와 결합하고, 상면을 통해 진동면(130)의 저면의 일부와 결합한다. 단일 구동계 슬림 스피커 조립체(10)의 경우 제 1 결합부(310)는 서스펜션(300)의 중앙부에 위치한다. 이러한 구조를 통해 제 1 결합부(310)는 보이스코일(400)을 고정시키고, 서스펜션(300)의 중앙부를 진동면(130)에 결합시키는 기능을 수행한다.
제 2 결합부(320)는 제 1 결합부(310)에서 외측으로 연장되어 진동판(100) 가장자리부(110) 저면과 결합하여 진동판(100) 중앙부의 강성을 선택적으로 보강하는 기능을 수행한다. 도 13의 제 2 결합부(320)는 도 12의 실시예와 달리 제 3 결합부(340)에 연결되지 않는다. 제 2 결합부(320)는 실시예에 따라 도 13에 도시된 바와 같이 제 1 결합부(310)의 내측으로도 연장되어 형성될 수 있다.
제 3 결합부(340)는 상면을 통해 엣지(200)의 저면과 결합하고, 저면을 통해 프레임(500)의 상면과 결합한다. 제 3 결합부(340)는 서스펜션(300)의 최외곽을 형성한다. 구체적으로 제 3 결합부(340)는 상면을 통해 엣지(200)의 외측 고정부(220)와 결합하고, 저면을 통해 프레임(500) 측벽의 상면과 결합한다. 제 3 결합부(340)의 장축방향(x) 양단에는 전극부(350)가 더 형성될 수 있다.
탄성지지부(330)는 제 1 결합부(310)에서 연장되어 제 3 결합부(340)와 연결되도록 형성되며 진동판(100)을 탄성지지하도록 상면 및 저면이 다른 부품과 결합하지 않는다. 탄성지지부(330)는 상측으로 볼록한 형상을 갖는 엣지(200)의 연결부(230) 하부에 위치하여 진동판(100)의 진동시 다른 부품과 간섭없이 진동판(100)에 적절한 기계적인 복원력을 제공하는 기능을 수행한다. 탄성지지부(330)는 도 13에 도시된 바와 같이 4개로 구성될 수도 있고, 본 특허출원의 등록특허공보 제10-1625932호 "스피커 장치용 서스펜션(300) 및 이를 적용한 스피커 장치"에 개시된 바와 같이 2개로 구성될 수 있다. 탄성지지부(330)의 개수, 형상, 길이는 스피커 조립체(10)에 요구되는 음향특성 및 서스펜션(300)에 요구되는 컴플라이언스(compliance)에 따라 선택할 수 있다.
[걸림홈을 포함하는 서스펜션의 실시예]
보이스코일(400) 또는 보빈(410)은 서스펜션(300)의 저면에 부착되고, 도 3에 도시된 바와 같이 자기회로(600)의 플레이트(630) 외벽과 요크(610)의 내벽 사이의 자기갭 사이에 위치한다. 이하에서는 도 12에 도시된 바와 같이 제 1 결합부(310)가 보이스코일(400)을 정렬하는 걸림홈(311)을 포함하는 실시예를 상세히 설명한다.
보이스코일(400)의 조립은 서스펜션(300)의 제 1 결합부(310) 저면에 보빈(410) 상면을 부착하는 접착공정과 보이스코일(400)의 양단부를 서스펜션(300)의 분할된 부분에 각각 솔더링하는 솔더링공정으로 이루어진다. 솔더링 공정은 매우 가는 선경의 보이스코일(400) 단부를 솔더링하기 때문에 조립 난이도가 높은 공정이다.
한편 도 30 및 도 31을 참조하여 종래의 보이스코일 조립공정을 설명하면 다음과 같다. 작업자는 상면이 위를 향하도로 보빈이 재치된 제 1 지그와 상면이 위를 향하도록 서스펜션(40)이 재치된 제 2 지그를 결합하여 보빈과 서스펜션(40)을 조립한다. 이 후 조립지그에서 서스펜션(40) 및 보빈 조립체를 탈거하고, 보빈의 저면이 상측을 향하도록 해당 조립체를 뒤집는다. 다음으로, 도 30에 도시된 바와 같이 서스펜션(40) 중단의 걸림턱(41)에 보이스코일(50) 단부를 걸은 후 걸림턱(41)의 저면을 솔더링한다. 이때 솔더링 영역(52)이 서스펜션(40) 상면이 아닌 저면에 위치하여 작업물을 수차례 뒤집어야 하기 때문에 작업자의 조립능률이 저하되는 문제가 있다.
또한 솔더링 영역(52)이 보이스코일 결합부와 이격되어 도 31에 도시된 바와 같이 보이스코일(50) 끝 부분(51)이 사선으로 연결된다. 한편 진동판 또는 서스펜션(40)의 분할진동에 의해 보이스코일(51)에 걸리는 장력이 시시각각 변화하여 스트레스에 의한 보이스코일(51) 단선이 발생하여 스피커 조립체의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.
걸림홈(311)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 서스펜션(300)은 평면형상으로 형성된다. 본 실시예에 따른 서스펜션(300)은 저면을 통해 보이스코일(400)이 권취된 보빈(410)의 상면과 결합하는 제 1 결합부(310)를 포함하여 구성된다. 제 1 결합부(310)는 확장영역(313)을 포함하여 구성된다. 확장영역(313)은 도 16에 파선으로 표시된 보빈(410)의 외경 이상으로 확장되어 형성된다. 이러한 확장영역(313)은 보빈(410)의 접합공정에서 보빈(410)의 상측면을 보강접착 할 수 있는 효과도 제공한다.
확장영역(313)은 걸림홈(311)을 더 포함하여 구성되고, 걸림홈(311)은 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 보빈(410)에 권취되지 않은 보이스코일(400) 단부가 걸쳐지는 기능을 수행한다. 걸림홈(311)은 확장영역(313)의 외주연에서 보빈(410)의 외경만큼 안쪽으로 파인 홈 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
보이스코일(400) 단부는 보빈(410)을 따라 직선으로 이어지기 때문에 진동판(100) 또는 서스펜션(300)의 분할진동에도 장력의 변화가 발생하지 않는다. 따라서 이러한 실시예에 따르면 보이스코일(400) 단선가능성을 저감하여 스피커 조립체(10)의 신뢰성을 향상하는 효과가 있다.
한편 솔더링 위치는 서스펜션(300)의 저면이 아닌 상면인 것이 공정효율면에서 보다 바람직하다. 이 경우 작업자는 작업물을 조립지그에서 탈거하거나 작업물의 상하를 뒤집을 필요 없이 조립지그에 작업물이 결합된 상태에서 보이스코일(400)을 솔더링할 수 있다. 이를 위해 제 1 결합부(310)는 도 17에 도시된 바와 같이 보빈(410)의 내측 방향으로 연장되어 형성되는 솔더링부(312)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 한편 솔더링부(312)는 걸림홈(311)이 형성된 영역에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다.
솔더링부(312)의 상면에 일정 높이를 갖는 솔더가 위치하기 때문에 솔더링부(312)의 상면은 진동판(100) 저면에 접착되거나 밀착되어서는 안 된다. 예컨대 장축방향(x)의 길이가 단축방향(y)의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성되는 장방형 스피커 조립체(10)에 있어서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 진동판(100)은 평탄하게 형성된 가장자리부(110) 및 상기 가장자리부(110)에서 연결되는 진동면(130)을 포함하여 구성되고, 진동면(130)은 장축방향(x)으로 형성된 오목부(132) 및 오목부(132)와 가장자리부(110)를 연결하는 볼록부(134)를 포함하여 구성되는 경우 솔더링부(312)는 도 14에 도시된 바와 같이 볼록부(134)의 아래쪽에 위치하도록 구성할 수 있다.
하나의 보이스코일(400)에는 두 개의 단부가 있기 때문에 두 개의 걸림홈(311)만 형성할 수 있다. 하지만 이 경우 서스펜션(300)에 방향성이 생기기 때문에 공정관리에 불리한 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 제 1 결합부(310)는 도 17에 도시된 바와 같이 4 개의 걸림홈(311)을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 솔더링부(312)를 더 포함하는 실시예에 있어서도 제 1 결합부(310)는 2개의 솔더링부(312)만 포함할 수도 있지만 도 17에 도시된 바와 같이 4개의 솔더링부(312)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 실시예에 따르면 조립공정에서 서스펜션이 뒤집어지거나 180도 회전한 경우에도 동일한 위치에 보이스코일을 솔더링할 수 있는 효과가 있다,
본 실시예에 따른 걸림홈(311)을 포함하는 서스펜션(300)은 장방형 스피커 조립체 또는 단일 구동계 스피커 조립체(10)에 제한되지 않고 평면형상의 진동판 및 평면형상의 서스펜션을 사용하는 다양한 스피커에 사용될 수 있다. 예컨대 본 실시예는 원형 또는 정사각형의 스피커에 적용될 수도 있고, 도 30에 도시된 바와 같이 종래의 복수 구동계 슬림 스피커의 서스펜션(300)에도 적용될 수도 있고, 도 11 또는 도 13에 도시된 바와 같이 탄성지지부(330)이 제 1 결합부(310)에서 연장되어 제 3 결합부(340)와 연결되는 서스펜션(300)에 적용될 수도 있고, 도 12에 도시된 바와 같이 탄성지지부(330)이 제 2 결합부(320)에서 연장되어 제 3 결합부(340)와 연결되는 서스펜션(300)에도 적용될 수 있다.
[점탄성체를 포함하는 진동판 조립체의 실시예]
단일 구동계 장방형 슬림 스피커 조립체(10)는 구동력이 전달되는 진동판(100) 면적이 협소하고 평면 진동판(100)의 강성이 부족하기 때문에 특히 진동판(100)의 장축방향(x)의 양단부근에서 분할진동이 심하게 발생한다. 양단에 추가된 연장부(120)와 엣지(200) 사이에 점탄성재(150)를 도포한 진동판(100)을 개시한 구조에 따르면 진동판(100) 끝단의 분할진동 영향을 완화할 수 있다.
한편, 진동판(100) 양 끝단에 일정한 질량을 갖는 점탄성체(140)를 더 추가함으로써 점탄성체(140)가 진동판(100) 끝단의 진동을 흡수할 수 있고, 점탄성체(140)의 질량에 의해 비틀림 진동에 대한 저항력을 높여 분할진동의 영향을 더욱 완화할 수 있다.
이하에서는 도 18 및 도 19를 참조하여 점탄성체(140)를 포함하는 실시예를 설명한다. 본 실시예에 따른 진동판 조립체(12)는 장축방향(x)의 길이가 단축방향(y)의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성되는 장방형 스피커 조립체(10)에 사용된다. 본 실시예에 따른 진동판 조립체(12)는 진동에 의해 음압을 생성하는 평면 형상의 진동판(100)과 진동판(100) 및 고정단 사이를 연결하는 엣지(200)를 포함하여 구성된다. 고정단은 진동판(100)의 진동에 불구하고 진동하지 않은 구성요소로서 프레임(500) 상단 또는 서스펜션(300)의 제 3 결합부(340)일 수 있다.
진동판(100)은 진동면(130), 연장부(120)들 및 점탄성체(140)들을 포함하여 구성된다. 진동면(130)은 가장자리부(110)를 갖는다.
연장부(120)는 진동면(130)의 장축(x)의 양단 부근의 가장자리부(110)의 적어도 일부에서 바깥쪽으로 각각 연장되어 형성되되 그 단부가 고정단에 고정되지 않는다. 연장부(120)는 단면 형상에 있어서 진동면(130)의 가장자리가 평탄하게 연장된 형태를 포함할 수 있고, 도 19에 도시된 바와 같이 내측 고정부(210)를 기준으로 연결부(230)가 형성된 쪽으로 더 멀어지거나 가까워지는 형태를 포함할 수 있다. 연장부(120)의 폭은 연결부(230)의 폭의 1/2 이상 2/3 이하로 연장된 형태인 것이 바람직하다.
점탄성체(140, viscoelastic body)는 진동면(130) 장축(x)의 양단 부근의 저면에 각각 결합한다. 점탄성체(140)는 일정한 질량을 갖고, 상온에서 고체상태로 존재하고, 점탄성을 통해 진동을 흡수할 수 있는 소재로 구성하며 예컨대 발포 부필 또는 발포 우레탄일 수 있다.
점탄성체(140)의 결합 위치(L3)는 진동판(100)의 양단에서 진동판(100) 장축방향(x) 길이(LDP)의 1/5 영역 이내에 각각 결합하는 것이 바람직하고, 도 18에 도시된 바와 같이 연장부(120)가 형성된 영역에 위치하는 것이 더욱 바람직하다.
점탄성체(140)의 질량이 너무 높으면 진동계의 질량이 증가하여 스피커 효율이 감소하고, 너무 낮으면 분할진동 완화의 효과가 적하기 때문에 적절한 질량을 선택하는 것이 매우 중요하다. 실험결과 점탄성체(140)의 질량이 진동판(100) 질량의 10% 내지 20%일 때가 가장 우수한 음향특성을 나타내었다.
엣지(200)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 내측 고정부(210), 외측 고정부(220) 및 연결부(230)를 포함하여 구성된다. 내측 고정부(210)는 진동판(100)의 가장자리부(110)에 고정되고, 외측 고정부(220)는 고정단에 고정되고, 연결부(230)는 내측 고정부(210)와 외측 고정부(220) 사이를 연결하도록 구성한다. 연결부(230)는 예컨대 볼록한 형상 또는 주름 형상을 갖고 다른 구성요소에 고정되지 않고 진동판(100)을 탄성지지하는 기능을 수행한다.
분할진동을 더욱 완화하기 위해 진동판 조립체(12)는 도 19에 도시된 바와 같이 점탄성체(140)를 커버하도록 도포된 점탄성재(150, viscoelastic material)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 점탄성재(150)는 상온에서 고체인 점탄성체(140)와는 달리 상온에서 점조액(viscous liquid) 형태로 존재하고 예컨대 PVC 레진 또는 아크릴 레진을 주성분으로 하는 점조액일 수 있으며, 동부정밀화학(Dongbu Fine Chemicals)의 D-747을 예시할 수 있다.
점탄성재(150)는 진동판(100)의 연장부(120)까지 연결되어 도포될 수 있으며, 연결부(230)를 바라보는 연장부(120)의 상면과 연장부(120)의 저면에 도포될 수 있다. 실시예에 따라서는 점탄성재(150)는 연결부(230)를 바라보는 연장부(120)의 상면과 연장부(120)가 바라보는 연결부(230) 내면에 도포되며 연장부(120)와 연결부(230)에 의해 둘러싸인 공간에 채워질 수 있다.
한편 점탄성체(140)를 포함하는 본 실시예는 복수의 진동원을 사용하는 진동판(100)에도 적용될 수 있으나 도 18에 도시된 바와 같이 중앙부에 하나의 진동원을 구비하는 진동판(100)에 적용하는 것이 더욱 효과적이다. 이때의 진동원은 보이스코일(400) 뿐만 아니라 피에조 소자 등 다른 스피커 진동원일 수 있다.
도 25는 점탄성체(140) 및 점탄성체(140)와 연장부(120)에 도포된 점탄성체(140)를 포함하는 도 19의 실시예에 따른 진동판 조립체(12)를 사용한 슬림 스피커의 음압레벨(SPL : Sound Pressure Level) 그래프를 도시하고, 도 27은 점탄성체(140)를 포함하지 않고, 연장부(120)에 도포된 점탄성체(140)를 포함하는 진동판 조립체(12)를 사용한 슬림 스피커의 음압레벨 그래프를 도시한다. 점탄성체(140)를 더 포함하는 진동판 조립체(12)는 진동판(100) 양단부의 분할진동을 더욱 완화하여 분할진동에 의한 1kHz 내지 2kHz 사이의 딥을 효과적으로 제거한 것이 확인된다.
[프레임 조립체]
이하에서는 도 20 내지 도 24를 참조하여 프레임 조립체(14)를 설명한다. 프레임 조립체(14)는 프레임(500) 및 자기회로(600)를 포함하여 구성되고, 실시예에 따라 히트싱크(700) 및/또는 라디에이터(800)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
자기회로(600)는 요크(610), 자석(620), 플레이트(630)로 구성되는 내자형 자기회로(600)로 구성되며, 자기갭을 통해 보이스코일(400)에 자기력을 제공하는 역할을 수행한다.
프레임(500)은 스피커 조립체(10)의 외형을 형성하고, 상면이 개방되고, 바닥면(510) 및 측면으로 구성된다. 프레임(500) 재질은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 폴리머 수지 또는 금속일 수 있다. 단일 구동계 슬림 스피커 조립체(10)의 경우 바닥면(510) 중앙에는 자기회로(600)가 결합한다. 요크(610)가 인서트된 상태에서 프레임(500)을 사출성형하여 조립공정을 단순화하는 것이 바람직하다. 히트싱크(700) 및/또는 라디에이터(800)를 더 포함하는 실시예의 경우 히트싱크(700) 및/또는 라디에이터(800)가 인서트된 상태에서 프레임(500)을 사출성형할 수 있다.
프레임(500)의 측벽의 상부에는 진동판 조립체(12)가 결합되며 도 3에 도시된 바와 같이 프레임(500) 측벽의 상부에는 서스펜션(300)의 외측 고정부(220)의 저면이 결합될 수 있다.
한편, 단일의 보이스코일(400)에 저항열이 집중되는 단일 구동계 슬림 스피커 조립체(10)에 있어서는 별도의 방열구조가 요구된다. 이하에서는 효율적인 히트싱크(700)를 수용할 수 있는 실시예에 따른 프레임(500)을 설명한다.
본 실시예에 따른 프레임(500)은 평면형상의 진동판(100)을 사용하고, 장축방향(x)의 길이가 단축방향(y)의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성되는 장방형 스피커 조립체(10)에 사용된다. 또한 프레임(500)은 측면의 상부를 통해 진동판 조립체(12)와 결합하고, 바닥면(510)을 통해 요크(610)와 결합한다.
프레임(500)의 바닥면(510)은 제 1 영역(520) 및 제 2 영역(530)을 포함하여 구성된다. 제 1 영역(520)은 도 20에 도시된 바와 같이 프레임(500)의 중앙부이고, 요크(610)가 결합하는 제 1 결합공(521)이 형성된다. 제 1 결합공(521)은 요크(610)의 바닥면(510)을 프레임(500) 저면으로 노출함으로써 방열효과를 개선할 수 있다.
제 2 영역(530)은 제 1 영역(520)의 장축방향(x)의 양쪽에 각각 인접하게 배치된다. 제 2 영역(530)은 한 쌍의 히트싱크(700)들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 2 결합공(531)들을 포함한다. 이때 히트싱크(700)의 열전도율은 요크(610)의 열전도율 보다 높아야 한다. 요크(610)를 구성하는 강자성체로는 철, 니켈, 코발트, 퍼멀로이, MKS 강을 예시할 수 있는데, 이러한 소재들은 100 W/(mㅇK) 미만의 낮은 열전도율을 갖는다. 따라서 높은 방열효과를 위해서는 히트싱크(700)의 소재는 100 W/(mㅇK) 이상의 높은 열전도율을 갖아야 하며 예컨대 그래핀(graphene), 은, 구리, 금, 알루미늄 또는 복수의 금속의 합금일 수 있고, 제조비용을 고려하면 알루미늄인 것이 가장 바람직하다.
제 2 영역(530)은 도 3에 도시된 바와 같이 요크(610)의 최고점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 요크(610)의 최저점 보다 높은 높이의 최저점을 갖도록 형성되어 히트싱크(700) 높이의 적어도 1/5을 바닥면(510) 상측으로 노출하고, 히트싱크(700) 높이의 적어도 1/5을 바닥면(510) 하측으로 노출한다. 즉 히트싱크(700) 상부는 스피커 내부에 수용되어 가급적 많은 저항열을 흡수하고, 히트싱크(700) 하부는 스피커 외부로 노출되어 가급적 많은 열을 방출하는 구조를 갖는다.
그리고 바닥면(510)의 제 2 영역(530)은 히트싱크(700)의 중간을 지지함으로써 히트싱크(700)를 안정적으로 지지하면서도 히트싱크(700)에 의한 스피커 조립체(10)의 높이 증가를 방지할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 제 2 영역(530)은, 요크(610) 높이의 4/5 지점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 요크(610) 높이의 1/5 지점 보다 높은 높이의 최저점을 갖는 것을 수 있다. 예컨대 요크(610)의 높이가 8 mm 인 경우 제 2 영역(530)의 상면은 바닥에서 6.4 mm 보다 낮은 높이를 갖고, 제 2 영역(530)의 저면은 바닥에서 1.6 mm 보다 높은 높이를 갖는 것이 바람직하다.
또한 제 2 영역(530)은 도 20에 도시된 바와 같이 제 1 영역(520) 보다 높은 위치에 형성되어 프레임(500)의 바닥면(510)은 요크(610)가 결합하는 가운데가 낮고, 히트싱크(700)가 결합하는 양 옆이 높은 계단구조를 갖는 것이 바람직하다.
한편 히트싱크(700)가 프레임(500)과 결합할 때 결합하는 위치를 규정하기 위해 제 1 영역(520)은 도 3에 도시된 바와 같이 상면의 적어도 일부 영역이 히트싱크(700) 저면의 일부와 접촉하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 통해 스피커 내부로 수용되는 히트싱크(700)의 상부영역의 높이와 스피커 외부로 노출되는 히트싱크(700)의 하부영역의 높이를 규정할 수 있다.
다음으로, 프레임(500)의 상기 바닥면(510)은 도 21에 도시된 바와 같이 제 1 영역(520)에서 연장되어 제 2 영역(530)을 연결하는 제 3 영역(540)을 더 포함하고, 제 3 영역(540)은 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 일부 영역이 히트싱크(700)의 측면의 일부와 접촉하도록 형성되는 것이 바람직하다. 제 3 영역(540)은 히트싱크(700) 중앙부의 외측면을 견고하게 지지하는 기능을 수행하여 히트싱크(700) 및 프레임(500)의 조립안정성을 향상한다.
한편, 방열효과를 개선하기 위해 프레임(500)은 라디에이터(800)가 결합되는 제 3 결합공(532)들을 더 포함할 수 있다. 이를 위해 제 2 영역(530)은 제 1 결합공(521)의 장축방향(x)의 양쪽에 각각 배치되고, 한 쌍의 라디에이터(800)들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 3 결합공(532)들을 더 포함할 수 있다.
히트싱크(700)를 포함하는 실시예에 따른 스피커 조립체(10)는 프레임(500), 진동판(100), 엣지(200), 보이스코일(400), 서스펜션(300), 자기회로(600), 및 히트싱크(700)를 포함하여 구성된다. 본 실시예에 따른 스피커 조립체(10)는 평면형상의 진동판(100)을 사용하고, 장축방향(x)의 길이가 단축방향(y)의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성된다.
프레임(500)은 상면이 개방된 형상을 갖고, 탄성재질의 엣지(200)는 진동판(100)의 가장자리부(110)와 결합한다. 보이스코일(400)은 도 3에 도시된 바와 같이 가운데에 하나가 위치한다. 복수의 보이스코일(400)을 사용하는 경우와 비교할 때 단일의 보이스코일(400)을 사용하는 경우 전력이 단일의 보이스코일(400)에 집중되기 때문에 저항열이 증가한다. 서스펜션(300)은 저면을 통해 보이스코일(400)과 결합하고, 일부 영역이 진동판(100)과 결합하고, 일부 영역이 프레임(500)과 결합하여 진동판(100)을 탄성지지한다.
자기회로(600)는 프레임(500) 바닥면(510) 중앙에 결합하고, 요크(610), 자석(620), 및 플레이트(630)를 포함하여 구성된다.
한 쌍의 히트싱크(700)들은 요크(610) 보다 높은 열전도율을 갖고, 프레임(500) 바닥면(510)과 결합하고, 요크(610)의 외주면과 인접하게 배치된다. 히트싱크(700)의 일부 영역은 도 23에 도시된 바와 같이 요크(610)의 외주면의 일부 영역과 접촉하거나 매우 근접하게 배치되기 때문에 요크(610)의 열을 수용할 수 있다. 히트싱크(700)는 도 22에 도시된 바와 같이 요크(610)의 외주면과 부합하는 곡면 영역(710)이 요크(610)와 인접한 영역에 형성되고, 곡면 영역(710)과 대향하는 방향으로 연장되어 형성되는 복수 개의 방열 핀(720)들이 형성될 수 있다.
프레임(500)의 바닥면(510)은 제 1 영역(520)과 제 2 영역(530)을 포함하여 구성된다. 제 1 영역(520)은 요크(610)가 결합하는 제 1 결합공(521)이 형성된다. 한 쌍의 제 2 결합공(531)들은 제 1 영역(520)의 장축방향(x)의 양쪽에 각각 인접하게 배치되고, 한 쌍의 히트싱크(700)들이 각각 결합한다. 제 2 영역(530)은 요크(610)의 최고점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 요크(610)의 최저점 보다 높은 높이의 최저점을 갖도록 형성되어 히트싱크(700) 높이의 적어도 1/5을 바닥면(510) 상측으로 노출하고, 히트싱크(700) 높이의 적어도 1/5을 바닥면(510) 하측으로 노출하도록 구성한다.
한편, 히트싱크(700)를 포함하지 않은 단일 구동계 슬림 스피커의 내부온도는 장시간 구동시 200 ℃ 이상으로 상승하였고, 히트싱크(700)를 포함하지 않은 종래의 복수 구동계 슬림 스피커의 내부온도는 장시간 구동시 120 ℃ 이상으로 상승하였다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크(700) 및 프레임(500)을 포함한 단일 구동계 슬림 스피커 조립체(10)의 내부온도는 장시간 구동에도 90 ℃ 이하를 유지하여 우수한 방열성능을 갖는다.
도 28의 그래프는 히트싱크(700)를 포함하는 실시예에 따른 스피커 조립체(10)와 인클로져를 결합한 스피커 시스템의 96시간 신뢰성 테스트 전후의 음압레벨을 도시한다. 실선은 신뢰성 테스트 전의 음압레벨을 표시하고, 파선은 신뢰성 테스트 후의 음압레벨을 표시한다. 도시된 바와 같이 신뢰성 테스트에도 불구하고 특성의 변화가 거의 없는 것이 확인된다.
본 실시예에 따른 히트싱크(700) 및 프레임(500)을 포함한 스피커 조립체(10)는 영상출력 모듈 및 음향출력 모듈을 포함하여 구성되는 TV, 모니터 등의 영상장치의 음향출력 모듈에 사용될 수 있다. 또한 본 실시예에 따른 히트싱크(700) 및 프레임(500)을 포함한 스피커 조립체(10)는 통신 모듈 및 음향출력 모듈을 포함하여 구성되는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 통신장치에 사용될 수 있다.
10 : 스피커 조립체 12 : 진동판 조립체
14 : 프레임 조립체 100 : 진동판
200 : 엣지 300 : 서스펜션
400 : 보이스코일 500 : 프레임
600 : 자기회로 700 : 히트싱크
800 : 라디에이터

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  7. 평면형상의 진동판을 사용하고, 장축방향의 길이가 단축방향의 길이의 적어도 3배 이상으로 형성되는 장방형 스피커 조립체에 있어서, 상기 스피커 조립체는,
    상면이 개방된 형상의 프레임;
    진동판;
    상기 진동판의 가장자리부와 결합하는 탄성재질의 엣지;
    단일의 보이스코일;
    저면을 통해 상기 보이스코일과 결합하고, 일부 영역이 상기 진동판과 결합하고, 일부 영역이 상기 프레임과 결합하여 상기 진동판을 탄성지지하는 서스펜션;
    상기 프레임 바닥면 중앙에 결합하고, 요크, 자석, 및 플레이트를 포함하여 구성되는 단일의 자기회로; 및
    상기 요크 보다 높은 열전도율을 갖고, 상기 프레임 바닥면과 결합하고, 상기 요크의 외주면과 인접하게 배치되는 한 쌍의 히트싱크들;과 상기 프레임 바닥면과 결합하는 한 쌍의 라디에이터들;을 포함하여 구성되고,
    상기 프레임의 상기 바닥면은, 상기 요크가 결합하는 제 1 결합공이 형성되는 제 1 영역; 상기 제 1 영역의 장축방향의 양쪽에 각각 인접하게 배치되고, 상기 요크 보다 높은 열전도율을 갖는 한 쌍의 히트싱크들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 2 결합공들이 형성되는 제 2 영역; 및 상기 제 1 영역에서 연장되어 상기 제 2 영역을 연결하는 제 3 영역;을 포함하고,
    상기 제 1 영역은, 상면의 적어도 일부 영역이 상기 히트싱크의 저면의 일부와 접촉하도록 형성되고, 상기 제 3 영역은, 적어도 일부 영역이 상기 히트싱크의 측면의 일부와 접촉하도록 형성되고,
    상기 제 2 영역은, 상기 제 1 결합공의 장축방향의 양쪽에 각각 배치되고, 한 쌍의 상기 라디에이터들이 각각 결합하는 한 쌍의 제 3 결합공들;을 포함하고,
    상기 히트싱크는 상기 요크와 인접한 영역에 상기 요크의 외주면과 부합되도록 형성되는 곡면 영역과, 상기 곡면 영역과 대향하는 방향으로 연장되어 형성되는 복수개의 방열핀을 포함하고,
    상기 히트싱크가 결합하는 바닥면 영역인 제2 영역은 상기 요크가 결합하는 바닥면 영역인 제1 영역 보다 높은 위치에서 형성되어, 상기 요크의 최고점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 상기 요크의 최저점 보다 높은 높이의 최저점을 갖도록 형성되고,
    상기 히트싱크는 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 상측을 지나 프레임 내부로 노출하여 스피커 조립체 내부의 저항열을 흡수하고, 히트싱크 높이의 적어도 1/5을 상기 바닥면 하측을 지나 외부로 노출함으로써, 스피커 조립체 외부로 열을 방출하는 구조의 스피커 조립체.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제 2 영역은,
    상기 요크 높이의 4/5 지점 보다 낮은 높이의 최고점을 갖고, 상기 요크 높이의 1/5 지점 보다 높은 높이의 최저점을 갖는 것을 특징으로 하는 스피커 조립체.
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