KR20080040834A - 다중 배열 정전형 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전형 스피커의 음질에 영향을 미치는 직류바이어스의 구동 전극에의 유입을 차단하면서 스피커의 재생음압을 증가시키는 정전형 스피커의 구조에 관한 것이다.

정전형 스피커, ESL, 진동막, EHT, 동 선상 배열, 패널, 패널 스페이서

Description

다중 배열 정전형 스피커{ Multiple Arrayed Electrostatic Loudspeakers }

도 1은 정전형 스피커의 동작 원리및 일반적 구조.

도 2는 다중 배열 정전형 스피커의 일 실시에

본 발명은 정전형 스피커(Electrostatic Loudspeaker)에 관한 것이다.

도면 1의 정전형은 구조를 살펴보면

오디오신호 전극판 ←(+-) | | | (+-) →오디오신호 전극판

↑

진동막으로 (+ 또는 - 고전압으로 대전됨)

로 되어 있습니다. 진동막은 고전압이 공급되며 항상 + 또는 - 전하가 머물도록 높은 표면 저항를 갖는 물질로 이루어진다. 오디오 신호 전극인 스테이터와 진동막 사이에는 + - 전하간의 정전 인력이 발생하는데 오디오신호에 의해 계속 바뀌는 오디오 신호 전극판은 진동막을 한쪽에서는 밀고 한쪽에서는 당기는 힘이 발생하게 되어 막을 진동시키며 이 진동이 곧 소리로서 재현되는 것이다. 오디오 신호는 오디오 트랜스에 의해 고압으로 변환되어 오디오 신호 전극판에 공급된다. 이 때 전극과 진동막 사이가 가깝거나 전압 차이가 클 수록 큰 힘이 생기지만 여기에는 제한 요인이 있다. 그것은 고전압 차에 의한 자연 방전 현상이다. 따라서 전압 차이를 무한히 크게 할 수도 없고 전극을 너무 가깝게 할 수도 없으며 가청주파수 전대역을 충분히 재현하기 위한 간격의 고려도 있어야 한다. 방전이 일어나지 않는 간격과 전압 차이는 상계가 있으며 그 적절한 값이 정해진 상태에서 또 하나의 요인은 진동막의 장력이다. 고정판이 아닌 진동막이므로 장력이 적으면 무신호 상태에서 한쪽 오디오 전극에 끌려가 붙어버리고 이러면 진동막의 + 전하가 모두 방전되어 버리며 장력이 너무 세면 자체 공진 주파수가 가청 대역내에 자리잡아 평탄한 소리 재생 특성과 배치되는 결과를 가져 옵니다.

정전형 스피커의 특징을 종합해 보면 정전형 스피커는 진동막과 전극판 간의 큰 전압차와 진동막 자체의 균일한 전하 분포 그리고 방전 방지가 중요합니다. 또한 소리의 전 가청 대역에 있어서의 평탄한 주파수 재생도 중요한데 이는 진동막의 단위 면적당 질량과 작동 면적 및 인장 정도, 오디오트랜스포머의 승압비, 전극과 진동막의 간격, 진동막에 걸리는 EHT의 전압이 주요 요소입니다. 이 4가지 요소의 적절한 조합이 원음에 가장 가까운 소리의 재생을 가져옵니다. 이러한 주요 요소의 적절한 조합으로도 해결할 수 없는 것은 인간의 가청대역 전체의 평탄한 주파수 특성을 갖는 소리의 재생입니다. 이는 정전형 스피커의 구성 요소 상의 물리적 한계 때문인데 그 주요 요인은 소리를 내는 패널의 교류에 대한 커패시터적인 동작과 고배율 승압 트랜스포머의 특성에 있습니다. 같은 정도의 앰프의 볼륨에 대해 저주파수 대역에서 커패시터는 커다란 저항체 역할을 하므로 패널에 흐르는 전류가 적어 상대적으로 스피커에 흐르는 에너지가 적어 저역 음량이 낮아집니다. 반면 고-중역 대역에서는 주파수 증가에 비례해 상대적으로 흐르는 전류는 증가하나 승압트랜스 내부의 누설 인덕턴스에 의한 교류 저항 성분의 증가로 상대적으로 스피커 패널에 걸리는 전압이 낮아지면서 균형을 이뤄 중 고역에 대해 평탄한 특성을 얻을 수 있습니다. 정전형 스피커의 구조상의 이러한 특징으로 저역의 음량 평탄화가 앰프에 보상회로 채용으로 해결할 수도 있지만 이는 앰프가 낼 수 있는 출력이 저역에서 제한되는 문제가 발생하므로 가능한 스피커 자체로 해결하는 것이 최선입니다.

종래의 해결 방법은 고-중역 주파수를 담당하는 패널과 이에 비해 상대적으로 큰 면적의 저역 패널을 고-중역 패널과 평면적으로 나란히 배치하여 이 문제를 해결하고 있으나 이는 소리의 재생포인트의 분산으로 음향상의 자연스러움이 떨어지는 문제가 새로이 발생합니다.

본 발명에서 이루고자 하는 것은 정전형 스피커 소리 재생 특성의 우수성과 재생 포인트의 단일성을 그대로 유지하면서 진동막 대전용 직류가 구동장치인 트랜스포머나 고압 앰프로의 유입이 없는 구조를 만드는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 도 1의 일반적 정전형 스피커의 구조와는 달리 도 2와 같이 3개의 전극과 2개의 진동막을 전극-진동막-전극-진동막-전극 순으로 배치하는 형태로 정전형 스피커의 구조를 고안한다.

본 발명의 일실시예인 도 2의 1,3,5는 전극이다. 이 전극은 공기가 통과 할 수 있는 통로가 전극의 전면에 걸쳐 뚫려져 있다. 도 2의 4,5는 진동막이다. 진동막은 고저항체이며 전기전도성이 있고 부도체는 아니며 박막 형태이다. 도2 의 7을 공급하는 오디오 신호는 트랜스포머를 통해 승압되거나 아니면 앰프로부터 직접 도 2의 1,3과 2에 각각 + 와 -의 교류 신호로 공급된다. 도 2의 4와 5는 진동막이며 여기에는 직류가 도 2의 4에는 -, 도 2의 5에는 +로 연결되며 이의 역도 가능하다.본 발명이 고안한 정전형 스피커의 구조는 기존의 방식과 바이어스된 직류가 구동장치부의 회로에 근원적으로 입력되지 않아 입력되는 오디오 신호 생성원인 교류 신호부에 영향을 미치지 않아 충실한 오디오 신호의 재생을 보장한다. 또한 앰프의 오디오 신호를 트랜스포머를 거치지 않고 직접 입력하는 경우에 특히 안전한 앰프의 동작도 보장된다.

본 발명의 일 실시예인 도2는 입력되는 오디오 신호가 도2의 1과 3에 입력되는 오디오 교류 신호가 + 이고 중앙의 도2의 2에 -일 경우 진동막인 도 2의 4와 5는 앞쪽으로 이동하고 반대의 경우는 뒤쪽으로 이동하여 음의 위상도 틀어짐이 없이 일치한다. 이는 정전형의 장점인 진동막의 동작이 밀고 당기는 구조를 활용하여 동 선상 배열된 패널의 진동막들이 신호에 따라 함께 진동하며 소리를 내며 이는 같은 면적 두 개의 진동막이 하나로 합성된 음압의 소리를 낸다. 이 방식의 발명으로 재생음의 음압 부족이 함께 해결된다. 또한 본 발명의 구조는 도 2의 스피커 패널의 재생 음압 관련 주요 요소인 진동막과 스테이터 사이의 간격과 다이어프램의 질량이나 걸리는 인장강도를 달리하여 도2의 4와 5가 담당하는 주파수 대역별 음압을 조절하여 평탄한 주파수 특성을 얻을 수도 있다.

이러한 다양한 대역별 음압 조절 요소의 존재는 기존의 어떠한 방식의 스피커도 불가능했던 단일 진동면에 의한 가청주파수대역의 평탄한 소리의 재생이 가능하게 한다. 도 2의 본 발명의 일실시예에서는 승압 트랜스포머가 사용되었으나 이와 달리 다른 고전압 출력 앰프 등이 사용되어 질 수도 있다. 본 발명의 일실시 예인 도 2는 이상의 요소를 이용 가청주파수 전역에 걸쳐 평탄한 주파수 재생을 구현한다.

또 다른 일실시예는 전극-진동막-전극-진동막-전극-진동막-전극 또는 전극-진동막-전극-진동막-전극-진동막-전극-진동막-전극 등으로 계속 다중화하는 것이다.

본 발명은 정전형 스피커의 형태상의 구조를 달리하여 스피커 구동 신호와 성극용 직류 전기와의 관계를 완전 차단하여 불필요한 신호 간 간섭을 줄여 재생되는 소리의 질을 높이며 중간 매개체인 트랜스포머 없이 앰프 직접 구동 방식에도 쉽게 적용할 수 있는 구조를 제공한다. 또한 각 진동막과 인접한 앞 뒤 전극 간 간격이나 진동막의 질량, 인장정도를 달리하여 재생되는 음의 주파수별 음압을 조절 할 수 있는 부수적 음량 조절 요소의 추가로 보다 평탄한 가정주파수 대역의 소리 재생이 가능할 뿐만 아니라 무엇보다도 소리의 재생이 단일면에서 균일하게 모든 가청주파수 대역소리를 평탄하고 자연스럽게 재생된다는 점이 본 발명의 효과이다

Claims (1)

1. 정전형 스피커의 소리를 재생하는 기본 구성 요소인 전극과 진동막의 배치 방법에 있어서 전극-진동막-전극-진동막-전극 순으로 다중 배열되는 정전형 스피커.

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