KR20170117478A - 밀폐형 음향 서스펜션 챔버를 구비한 라우드스피커 인클로저 - Google Patents

밀폐형 음향 서스펜션 챔버를 구비한 라우드스피커 인클로저 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀폐형 음향 서스펜션 챔버를 수용하는 라우드스피커 인클로저에 관한 것이다. 밀폐형 음향 서스펜션 챔버에는 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면의 대향 측면들 상에 드라이버 및 패시브 음향 진동판이 배치되어 있다. 라우드스피커 인클로저는 또한 패시브 음향 진동판에 의해 밀폐형 음향 서스펜션 챔버에 연결되어 있는 제1 대역-통과 챔버를 수용한다.

Description

밀폐형 음향 서스펜션 챔버를 구비한 라우드스피커 인클로저
본 발명은 밀폐형 음향 서스펜션(suspension) 챔버를 수용하는 라우드스피커 인클로저(loudspeaker enclosure)에 관한 것이다. 밀폐형 음향 서스펜션 챔버에는 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면의 대향 측면들 상에 드라이버(driver) 및 패시브 음향 진동판이 배치되어 있고, 라우드스피커 인클로저는 또한 패시브 음향 진동판에 의해 밀폐형 음향 서스펜션 챔버에 연결되어 있는 제1 대역-통과 챔버를 수용한다.
고충실도 재생으로 또한 지칭되는, 오디오 신호의 정확한 고품질 재생은 음악 산업에서 특히 바람직하며, 예를 들어, 음악 레코딩, 음악 마스터링(mastering), 및 오디오 엔지니어링 동안 사운드를 모니터링한다. 미리-레코딩된 오디오 신호들의 정확한 고품질 재생은 또한 뮤지션 및 오디오 애호가에 의해 선호된다.
라우드스피커는 전기 오디오 신호 또는 임펄스를 해당 사운드로 변환하는 디바이스다. 라우드스피커는 일반적으로, 변환기라고도 하는 적어도 하나의 라우드스피커 드라이버, 및 크로스오버(crossover) 회로 및 증폭기와 같은 관련 전자 장비를 수용하는, 엔지니어링 목적의 인클로저로 이루어진다. 변환기는 전기 신호를 사운드와 같은 물리적인 양의 변화로 변환하는 디바이스이며, 변환은 일반적으로 이용가능한 라우드스피커 시스템 및 어플리케이션의 작동 원리에 있다.
라우드스피커 인클로저는 단순한 직사각형 입자-판 챔버부터 고급의 기하학 구조를 갖는 매우 정교한 캐비넷까지 디자인이 다양하다. 이러한 고급의 보다 복잡한 인클로저들은 복합 재료들 및 최신 부품들을 포함할 수 있다. 인클로저들의 내부 및 외부의 기하학 구조는 또한 패시브 음향 라디에이터(radiator) 및/또는 그 사이의 통로에 의해 정의되고 구분된 내부 서브-챔버를 포함할 수 있다. 서브-챔버들 사이의 이러한 내부 또는 외부 통로에 사용되는 표현들은 통기구(통기 통로), 포트 및 진동판이다.
종래의 라우드스피커들은 언급된 다양한 인클로저, 챔버 및 서브-챔버, 부품 및 드라이버 장치들을 사용하여 20 Hz와 20 kHz 사이의 일반적으로 허용되는 인간 청각의 범위 내에 및 그 이상으로 사운드를 재생할 수 있다. 풀-레인지(full-range) 드라이버는 가청 주파수의 대부분을 재생하도록 설계된 드라이버 타입이다. 물리적 및 기술적 한계 때문에, 이 범위 내의 모든 주파수들을 가청가능하게 재생할 수 있는, 현재 사용되는 드라이버는 없다. 따라서, 이러한 한계를 극복하기 위해, 라우드스피커는 적어도 2개의 별개의 드라이버들을 이용하는 것이 일반적이다. 20 Hz 내지 최대 1500 Hz의 로우-(low) 및 미드-레인지(mid-range) 주파수는 우퍼(woofer)를 사용하여 생성되며, 1500 Hz 내지 20 kHz의 하이 레인지(high range) 주파수는 트위터(tweeter)를 사용하여 각각 생성된다.
상기에 따른 이중 드라이버 장치의 사용에도 불구하고, 초장파는 일반적으로 가청 레벨 훨씬 이하로 계속 감쇠된다. 이를 상쇄시키기 위해, 소위 최고급 라우드스피커는 일반적으로, 저주파(저음(bass))를 재생하기 위한 전용 저주파 우퍼 및 나머지 주파수들을 각각 재생하기 위한 미드 레인지 드라이버 및 트위터를 사용하여, 적어도 3개의 드라이버들을 사용하여 사운드를 재생한다. 전용 서브-우퍼는 또한 저주파 우퍼를 사용하여 동일한 효과를 발생시킨다.
하나 이상의 드라이버가 라우드스피커에 사용될 때, 다수의 드라이버들이 동일한 주파수를 재생하지 않는다는 것을 보장하기 위해 크로스오버 회로가 필요하며, 이는 음파의 원하지 않는 칼라레이션(coloration) 또는 소거와 같은 간섭을 발생하게 할 수 있다. 대부분의 경우의 크로스오버 회로는 고품질의 인덕터, 커패시터 및 저항기를 사용하여 구성된 단순한 대역-통과 필터들의 조합이다. 크로스오버 회로의 사용은 최적에 근접한 사운드 재생을 가능하게 할 수 있지만, 오버헤드의 작동 효율이 저하되고 소산된 열을 통해 에너지가 손실된다. 크로스오버 회로가 제대로 기능하고 최적에 근접한 사운드의 재생에 손상을 주지 않기 위해, 고품질의 부품들로 제조될 필요가 있다. 이러한 요구 조건에 의해, 사운드 시스템에 상당한 하드웨어 비용을 추가할 뿐만 아니라 시스템의 복잡성을 증가시키는 불가피한 단점을 가져온다.
그러나, 다수의 드라이버들을 갖는 라우드스피커의 구성 및 제조 동안 고려해야 할 다른 난제는 공차(tolerance)다. 임의의 다른 드라이버들에 대해 라우드스피커 인클로저의 배플(baffle) 상에 각 드라이버의 정확한 정렬 및 위치 파악 (positioning)은 정확한 사운드 재생에 중요한데, 최적의 정렬로부터의 약간의 편이도 발생된 사운드의 원하지 않는 칼라레이션 또는 왜곡을 가져올 수 있기 때문이다.
라우드스피커 인클로저는 우퍼 드라이버의 저주파 응답을 확장시키는 수단으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 인클로저는 포트를 통해 인클로즈 내부의 공기의 양을 통기시킴으로써 특정 저주파에서 공명시키도록 설계되어, 라우드스피커의 저주파(저음) 출력을 증가시킬 수 있다. 실제로 소위 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기의 기능을 갖는 포트의 변화는 우퍼 드라이버의 와이드 레인지(wide range)를 최적화하도록 고안되었다. 이러한 인클로저들은 일반적으로 이러한 부피를 수용하기 위한 가용 공간 및 라우드스피커 인클로저의 외부 크기를 가능한 한 작게 유지하기 위한 요구와 비교하여, 상대적으로 큰 내부 부피를 필요로 한다.
일부 라우드스피커들은 하나 이상의 발포체 음향 진동판을 이용하는데, 이는 패시브 음향 라디에이터 타입이며, 포트를 대신하여 이후에 패시브 라디에이터로 지칭될 것이다. 패시브 라디에이터는 자석, 보이스 코일(voice coil) 및 단자 어셈블리가 없는 드라이버이고, 따라서 증폭기에 물리적으로 연결되어 있거나 배선되어(wired) 있지 않다. 적절한 드라이버와 커플링될 때, 패시브 라디에이터는 진동 드라이버에 의해 야기되는 라우드스피커 인클로저 내부의 변화하는 공기 압력에 반응하여 진동한다. 포트와 다르게, 패시브 라디에이터의 공명 주파수는 그 진동 질량을 변화시킴으로써 정확하게 튜닝(tuned)될 수 있다. 따라서, 패시브 라디에이터의 튜닝 조정은 보다 통상적인 저음 리플렉스 디자인의 경우보다 보다 신속하게 이루어질 수 있는데, 이러한 교정은 진동판에 대한 질량 조절만큼 간단할 수 있기 때문이다. 단점은, 패시브 라디에이터가 드라이버와 같이 작은 공차로 제조되어야 한다는 것이다. 이는 제조 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 패시브 음향 진동판에 적용되는 편위에 대한 제한을 증가시킨다.
오디오 신호의 정확한 재생을 위해 여러 가지 타입의 라우드스피커 인클로저 디자인들이 제안되어왔다. 이러한 디자인 중 하나는, 추가의 패시브 라디에이터가 있거나 없는, 밀폐형 인클로저 내부에 장착된 우퍼 드라이버를 사용한다. 이러한 타입의 인클로저는 우수한 일시적 응답 특징을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 디자인은 드라이버의 저주파 응답을 그 공명 주파수 아래로, 또는 패시브 라디에이터의 공명 주파수 아래로 확장하지 않는다. 일반적으로 여러 라우드스피커의 저주파 응답을 확장하기 위해 형성된 다른 디자인은 인클로저의 내부 부피를 다양한 부피의 다수의 서브-챔버로 세분함으로써 얻어지는 대역-통과 인클로저 디자인을 사용한다. 판매되는 여러 고급 서브-우퍼들은 대역-통과 인클로저 디자인을 사용한다.
이러한 디자인의 예는 미국특허 제6389146호에 반영되어 있고, 대역-통과 라우드스피커 인클로저는 3개의 서브-챔버들을 포함하며, 첫번째는 밀폐형 음향 서스펜션 타입의 비-헬름홀츠-리플렉스 챔버이고, 나머지 2개의 챔버는 2개의 패시브 음향 라디에이터를 사용하여 2개의 헬름홀츠-리플렉스 통기구 튜닝을 얻을 수 있다. 또한, 다수의 저역 통과 음향 필터는, 음향 대역-통과에 확장된, 가파른, 적어도 4차 기울기의 저역 통과 정지 대역 특징과 조합된 실질적으로 2차 고역 통과 특징을 제공하도록 배치되어 있다. 다수의 저역 통과, 음향 필터 특징의 사용은 내부 공명을 필터링하고 음향 출력을 최소화한다. 설명된 라우드스피커 디자인의 단점은, 대역-통과 인클로저가 밀폐형 인클로저와 비교하여, 보다 불량한 일시적 응답을 가지는 경향이 있다는 것이다.
최적의 저주파 응답을 얻기 위해 대역-통과 인클로저는 큰 내부 부피를 필요로 하며, 따라서 크기가 커야 하고, 이는 취급하기에 무겁고 부피가 크다는 것을 의미한다. 또한, 상술한 디자인 모두는 다수의 드라이버들, 우퍼, 미드-레인지 드라이버, 및 트위터 뿐만 아니라 오디오 신호의 정확한 재생을 위한 크로스오버 회로의 사용을 필요로 한다. 이는 유닛 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 재생될 사운드의 칼라레이션을 가져온다. 또한, 다수의 드라이버 및 크로스오버 회로의 사용은 에너지 소비를 증가시킨다.
본 발명은 일반적으로 종래의 오디오 시스템들 및 라우드스피커 및 특히 그들의 인클로저들에서의 정확한 사운드 재생과 관련하여 언급된 단점들의 일부를 극복하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련된 결점들을 제거하거나 적어도 완화시키는 것이다. 이러한 목적은 밀폐형 음향 서스펜션 챔버를 수용하는 라우드스피커 인클로저에 의해 달성되고, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버는 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면의 대향 측면 상에 배치되어 있는 드라이버 및 패시브 음향 진동판을 포함한다. 라우드스피커 인클로저는 또한 패시브 음향 진동판에 의해 밀폐형 음향 서스펜션 챔버에 연결되어 있는 제1 대역-통과 챔버를 수용하고, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면은 연속적으로 만곡되어 있다는 것을 특징으로 한다.
라우드스피커 디자인 분야에는 호프만 철칙(Hoffman's Iron Law)으로 알려진 효과가 있는데, 라우드스피커가 다음의 3개 특징들: 작은 부피, 고감도 및 확장된 저주파 응답 중 임의의 2개의 특징만을 가질 수 있다는 것을 말한다. 3개의 특징들은 모두 물론 바람직하지만 물리적 및 기술적 한계 때문에 지금까지 달성되지 않았다. 본 발명에 따르면, 3개의 전술한 바람직한 특징들 모두는 그 실시예에서 실현되며, 따라서 대부분의 현대의 라우드스피커 디자인에 대한 장점을 본 발명에 제공할 수 있다.
밀폐형 음향 서스펜션 챔버에 수용된 패시브 음향 진동판과 커플링된 드라이버와 조합한 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 연속적으로 만곡된 형상은 여러 장점들을 가진다. 예시는 패시브 음향 진동판의 공명 주파수에 이르는 저주파 응답의 확장이다. 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 연속적으로 만곡된 형상은 드라이버 및 패시브 음향 진동판 모두로부터 개선된 일시적 응답을 가져오고, 보다 정확한 사운드 재생, 즉 라우드스피커에 의해 발생된 사운드의 향상된 품질을 가져온다.
언급된 개선된 일시적 응답은 순차적으로 개선된 동적 파워 핸들링 능력을 야기하고, 이는 재생된 사운드의 역학(dynamics)을 손상시키지 않으면서 양호한 작동 효율을 야기한다.
밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면의 대향 측면에 배치되어 있는 드라이버 및 패시브 음향 진동판은 밀폐형 인클로저에서 패시브 음향 진동판과 드라이버의 보다 정확한 커플링을 가능하게 한다. 이는 라우드스피커 인클로저의 개선된 일시적 응답을 가져온다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드라이버 및 패시브 음향 진동판은 음향 서스펜션 챔버에 일체형으로 형성되어 있다.
드라이버 및 패시브 음향 진동판이 서로 일체형으로 배치되어 타이트한 밀폐형 챔버를 형성할 때, 가압된 공기로 이루어진 음향 누설은 거의 완전히 회피될 수 있다. 공기 누설은 일반적으로 라우드스피커 인클로저의 감소된 효울 및 음향 왜곡의 실질적 원인이다.
대안적인 실시예에 따르면, 드라이버는 풀-레인지 드라이버이며, 즉, 가청 스펙트럼의 대부분에 걸쳐 사운드를 재생할 수 있는 드라이버다.
20 Hz 내지 20 kHz의 가청 범위 내의 대부분의 주파수를 재생하는 하나의 풀-레인지 드라이버를 사용함으로써, 다수의 드라이버 및 크로스오버 회로에 대한 필요성이 제거되며, 따라서 유닛 비용을 감소시킨다. 초장파, 즉 80 Hz 미만은 풀-레인지 드라이버와 조합하여 전술한 실시예를 이용함으로써 가청가능하게 재생된다. 다수의 드라이버들 대신 풀-레인지 드라이버를 사용하는 것에 의한 추가 이점들은, 라우드스피커의 에너지 소비가 감소되고, 라우드스피커 인클로저의 크기가 감소될 수 있다는 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 패시브 음향 진동판의 표면적은 드라이버의 대응 진동판의 표면적과 같거나 더 크다.
패시브 음향 진동판의 표면적이 적어도 드라이버의 진동판의 크기이거나 또는 크도록, 일반적으로 2배 크기가 되도록 라우드스피커 인클로저를 배치하는 것은 일시적 응답을 더 개선시키고, 드라이버 및 패시브 음향 진동판 모두의 작동 효율 및 음향 성능을 향상시킨다. 드라이버와 적절한 패시브 음향 진동판의 커플링은 드라이버 및 패시브 라디에이터 모두의 음향 컴플라이언스(compliance)에 의해 결정된다.
또한, 드라이버보다 큰 표면적을 갖는 패시브 음향 진동판을 사용함으로써, 그렇지 않은 경우보다 낮은 주파수를 재생하는 것이 물리적으로 가능해진다. 이는, 실시예의 주파수 응답이 큰 우퍼 드라이버 또는 큰 내부 부피를 필요로 하지 않고, 더 작은 크기의 드라이버보다 더 아래로 확장될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 라우드스피커 인클로저의 추가 실시예에 따르면, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버는 실질적으로 구형이다.
상기 논의에 따른 연속적으로 만곡되어 있는 서스펜션 챔버에 관한 효과에 추가로, 서스펜션 챔버의 실질적으로 구형인 형상은 보다 더 유리하다. 드라이버 및 패시브 라디에이터가 실질적으로 구형인 밀폐형 챔버의 대향 측면 상에 배치되어 있을 때, 드라이버로부터 후방으로 전파된 음파의 내부 회절이 크게 최소화되어, 피스톤 커플링을 통해 패시브 라디에이터에 충분한 에너지 전달을 가져온다.
또한, 구체는 주어진 부피를 둘러싸는 모든 표면의 최소 표면적을 가지며, 드라이버의 컴플라이언스와 일치하는 최적의 공기량이 가능한 가장 작은 챔버에 둘러싸여질 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내부 부피는 최소화될 수 있다. 따라서, 구형 또는 적어도 거의 구형 형상이 이상적일 수 있지만, 라우드스피커들의 디자인 또는 생산과 관련된 다른 제한들이 실제로 이러한 형상이 구현되는 것을 방지한다.
본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 라우드스피커 인클로저는 적어도 제2 대역-통과 챔버를 수용하고, 챔버는 패시브 음향 라디에이터에 의해 제1 대역-통과에 연결되어 있다.
선택적인 제2 대역-통과 챔버의 제공은 본 발명의 라우드스피커 인클로저의 저주파 응답을 추가로 확장시키는, 2차 저역-통과 필터의 특성을 나타낸다. 선택적인 제2 대역-통과 챔버는 밀폐형 음향 챔버 실시예의 전체적인 일시적 응답을 손상시키지 않으면서 개선된 저주파 응답을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에서, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버는 고밀도의 균질한 재료로 제조된다. 사용을 위한 구상가능한 재료는 고밀도 섬유판(high density fireboard; HDF), 세라믹 또는 고분자 복합 재료이지만, 또한 중밀도 섬유판(medium density fibreboard; MDF)도 사용될 수 있다.
고밀도의 균질한 재료가 라우드스피커 인클로저를 구성하는 데 사용될 때, 최종 실시예는 음향적으로 일정한 부피의 특징을 나타낸다. 이러한 음향적으로 일정한 부피는 음색, 즉, 피치 및 강도와 구별되는, 악음 또는 보이스의 특징 또는 품질을 인클로저의 구조 전체적으로 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 인클로저 자체에 의한 사운드의 바람직하지 않은 칼라레이션 또는 왜곡이 방지될 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예는, 인클로저를 음향적으로 격리하기 위해 라우드스피커 인클로저가 발포체 또는 자기 부상 피트를 포함하는 배치를 개시한다.
이제 도면을 참조하면, 여러 도면에서 동일한 부호는 동일한 부분을 나타내며, 본 발명의 예시적인 실시예가 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 대역-통과 챔버를 포함하는 라우드스피커 인클로저 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 제1 대역-통과 챔버에 추가로 제2 대역-통과 챔버를 포함하는 라우드스피커 인클로저를 도시한 것으로, 제2 대역-통과 챔버는 본 발명의 대안적인 실시예에 따라 패시브 음향 진동판에 의해 제1-대역-통과 챔버에 연결되어 있다.
도 3 내지 도 5는 상이한 디자인을 갖는 라우드스피커 인클로저 장치를 도시한 것으로, 모두 다양한 방향의 통기구를 갖는 제1 대역-통과 챔버를 갖는다.
도 6 내지 도 8은 상이한 디자인을 갖는 라우드스피커 인클로저 장치를 도시한 것으로, 모두 서로 연결되어 있으며 다양한 방향의 제2 대역-통과 챔버의 통기구를 갖는, 제1 및 제2 대역-통과 챔버를 갖는다.
본 발명의 실시예의 목적 또는 개념은 단점들 중 적어도 하나를 상기 설명한 종래 기술의 해결책으로 해결하는 것이다. 도면과 관련하여 아래에 설명된 다양한 대안적인 실시예는 주로 논리적 의미로 이해되어야 하고, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위를 참조로 확인되어야 한다.
도 1을 참조하면, 라우드스피커 인클로저(10)가 개시된다. 라우드스피커 인클로저는 밀폐형 음향 서스펜쳔 챔버(20)를 수용하고, 서스펜션 챔버는 드라이버(22) 및 패시브 음향 진동판(24)을 포함하며, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면(26)의 대향 측면 상에 서로에 대해 배치되어 있다. 밀폐형 음향 서스펜션 챔버는 균질한 재료 및/또는 고밀도 섬유판(HDF), 세라믹 또는 고분자 복합 재료와 같은 고밀도의 음향적으로 중립인 재료로 제조된다. 라우드스피커 인클로저는 또한 패시브 음향 진동판에 의해 밀폐형 음향 서스펜션 챔버에 연결된 제1 대역-통과 챔버(28)를 수용한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면은 연속적으로 만곡되어 있다.
도 2를 참조하면, 라우드스피커 인클로저는 적어도 제2 대역-통과 챔버(30)를 수용하도록 배치되어 있고, 제2 대역-통과 챔버는 플레어형 단부들을 갖는 포트-타입의 패시브 음향 라디에이터(32)에 의해 제1 대역-통과 챔버에 연결되어 있다.
도 3 내지 도 5를 추가로 참조하면, 구상 가능한 라우드스피커 인클로저 장치들이 상이한 디자인으로 도시되어 있고, 모두는 다양한 방향의 통기구를 갖는 제1 대역-통과 챔버를 가진다. 통기 통로의 디자인 및 개구부가 제공되는 방향은 모두 상이할 수 있다. 디자인은 직선 벽 또는 만곡 벽일 수 있으며, 제1 대역-통과 챔버의 통기 통로의 내부 및 외부 개구부 사이에 플레어형 또는 선형 섹션을 가질 수 있다.
도 6 내지 도 8을 추가로 참조하면, 구상 가능한 라우드스피커 인클로저 장치가 상이한 디자인으로 도시되어 있고, 모두는 서로 결합되어 있고, 다양한 방향의 제2 대역-통과 챔버의 통기구를 갖는 제1 및 제2 대역-통과 챔버를 갖는다. 이전에 기재된 도 3 내지 도 5에 따르면, 통기 통로의 디자인 및 개구부가 제공되는 방향은 상이할 수 있다. 디자인은 직선 벽 또는 만곡 벽일 수 있으며, 추가로 제공되는 제2 대역-통과 챔버의 통기 통로의 내부와 외부 개구부 사이에 플레어형 또는 선형 섹션을 가질 수 있다.
기능적인 관점에서, 일반적으로, 종래의 오디오 시스템 및 라우드스피커 및 인클로저는 특히 거의 동일한 구성 원리에 오랫동안 기초해왔다. 사용된 재료, 디자인 및 제조 방법은 천천히 개발되었지만, 여전히 적어도 외부에서는 많이 발생되는 것으로 보이지 않는다. 예를 들어, 가전 제품 및 컴퓨터 업계와 비교하여 라우드스피커 기술에 대한 개발 속도는 실질적으로 느려졌다.
그러나, 지난 몇년 동안, 라우드스피커용 인클로저를 제조할 때 사용을 위한 신규 재료들의 도입에 의해 본 분야가 발전되었고, 이전에 알려지지 않은 제조 방법들이 제안되었다. 본 발명은 음향적으로 격리 특성을 갖는 라우드스피커 인클로저에 사용될 재료들을 제안한다. 이에 추가로, 제조 비용, 요구되는 크기 및 복잡성을 최소로 유지하면서, 고밀도, 균질한 및 음향적으로 중립 재료의 CNC-밀링을 이용하여 보다 정확한 사운드의 재생, 고성능 및 일정한 품질을 얻는 자동화된 제조 방법들이 제안되었다.
드라이버가 밀폐형 음향 서스펜션 챔버 상에 장착될 때, 실시예는 크게 감쇠된 시스템의 특징을 나타낸다. 이는, 오디오 신호를 통한 오디오 파워가 드라이버에 공급될 때, 진동판이 진동하여 오디오 신호의 진폭을 높은 정확도로 일치시킨다는 것을 의미한다. 밀폐형 음향 서스펜션 챔버 내의 트랩된 공기량은 드라이버를 크게 감쇠시킨다. 이는 정확한 일시적(임펄스) 응답 특징에 해당한다. 이러한 장치는 내부 공기압을 카운터(counter)하기 위해, 공급된 오디오 파워의 약간의 증가를 필요로 한다.
패시브 라디에이터 또는 패시브 음향 진동판이 언급된 완전 밀폐형 챔버 내에 드라이버의 대향 측면 상에 장착되어 있을 때 최종 배치는 공압 피스톤과 유사한 특징을 나타내고, 후방을 향하는 패시브 라디에이터는 진동하는 전방을 향하는 드라이버에 응답하여 거의 순간적으로 진동하지만, 드라이버의 위상으로부터 180°벗어나 있다. 따라서, 정확한 일시적 응답 특징이 유지된다.
또한, 본 발명에 따른 시스템의 음향 컴플라이언스가 증가되고, 이는 드라이버에 공급되는 오디오 파워의 증가를 필요로 하지 않으면서 패시브 라디에이터를 구동시킨다. 드라이버 및 패시브 라디에이터가 연속적으로 만곡되어 있거나 실질적으로 구형 또는 구형인 밀폐형 챔버의 대향 측면에 배치되어 있을 때, 드라이버로부터 후방으로 전파된 음파의 내부 회절이 크게 최소화되고, 패시브 라디에이터로의 에너지의 효율적인 전달을 야기시킨다.
이전에 언급된 바와 같이, 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 연속적으로 만곡된, 또는 보다 정확하게는, 구형 내면은 주어진 부피를 둘러싸는 모든 표면의 가장 작은 표면적을 나타낸다. 이는 가능한 가장 작은 챔버에서 둘러싸여질 수 있는 드라이버의 컴플라이언스와 일치하는 최적의 공기량이 사용될 수 있게 한다.
밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면은 본 발명에 따라 연속적으로 만곡되어 있다. 곡률은 라우드스피커의 의도된 용도 및 지역에 따라 다양한 형태 및 크기를 취할 수 있다. 다양한 용도 및 지역들은 본 발명에 따른 라우드스피커 인클로저에 대해 실현가능하며, 그 중 하나는 악기 증폭기이다. 라우드스피커 인클로저의 형태 및 크기는 증폭 역할을 하는 악기에 따라, 악기 증폭기에 사용하도록 구성될 필요가 있을 것이다. 그러나, 구성에 관계없이, 본 발명의 이점, 즉, 고충실도 사운드 재생, 우수한 일시적 응답 및 작은 크기의 증폭기로부터의 확장된 저음 응답이 유지될 것이다. 이는, 악기 사운드는 증폭된 후에도 원음에 충실하게 된다는 것을 의미할 것이다. 본 발명과 관련하여 사용하기 위한 구상 가능한 악기들은 어쿠스틱 기타, 어쿠스틱 베이스 기타 및 콘트라베이스, 현악기, 관악기 및 목관 악기, 오르간, 어쿠스틱 피아노 및 물론 인간 보컬이다. 전자 악기의 경우, 증폭기 구성 요소는 이득(gain), 피드백 및 왜곡을 조작하는 추가의 디지털 신호 처리를 포함할 것이다.
청구된 본 발명은 특히 소형 내지 중간 크기의 영화관 및 콘서트 홀에서, 사운드의 재생을 위해 변형될 수 있다. 더 큰 공간을 위해 본 발명을 구성하는 것은 보다 강력한 구성 요소들을 필요로 하지만, 형태 및 크기가 다른 어플리케이션과 상이하더라도 본 발명의 언급된 장점들은 유지될 것이다.
약간의 변형이 필요할 수 있지만, 본 발명의 어플리케이션의 구상 가능한 다른 분야는 헤드폰 또는 차량 내의 일체형 라우드스피커이다. 그러나 다른 어플케이션은 전자 디바이스용 일체형 라우드스피커이며, 보다 타이트하고 보다 엄격한 공간 제약이 주의 깊게 고려된다. 전자 디바이스에 사용되는 본 발명을 위해, 전자 디바이스 자체의 디자인이 변화될 수 있다. 예를 들어, 랩탑 또는 휴대 전화의 프레임 또는 바디를 사용하는 것으로, 두 가지 타입의 디바이스들은 내부 부품들보다 실질적으로 큰 표면적을 가지고, 디바이스 자체는 저주파를 채널링하는 도관이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 디바이스의 바디는 그 자체의 일부로서 통합될 수 있다.
본 발명의 추가 양태는 3개 지점의 자기 서스펜션을 포함한다. 라우드스피커 인클로저 내의 서브-어셈블리로서 바람직하게 구현된 이러한 자기 서스펜션은 인클로저 내에 3개의 지점들(탑, 우측, 및 좌측) 사이의 커플러를 서스펜드하도록 배치되어 있다. 이 목적은 라우드스피커 드라이버의 감쇠된 서스펜션을 가능하게 할 뿐만 아니라, 조립, 분해를 용이하게 하며, 모노리식(monolithic) 디자인을 얻는 것으로, 이는 순차적으로 인클로저가 그 자체 무게에 의해 밀폐형 기밀부가 되도록 한다. 라우드스피커 드라이버의 진동 힘은 자기 서스펜션의 일부인 실리콘 및 네오프렌 가스켓에 의해 먼저 흡수되고, 최종적으로 라우드스피커 인클로저의 바디와 베이스(base) 사이에 위치된 두꺼운 네오프렌 가스켓에 의해 흡수된다. 이는 종종 비용이 많이 들고, 자기 서스펜션 장치와 비교하여 가치가 거의 없거나 또는 없는, 라우드스피커 피트 및 진동 감쇠 매트에 대한 필요성을 대신한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 파악 및 클리핑 표시기가 제공된다. 표시기는 2개의 라우드스피커 인클로저 쌍들 중 각각의 베이스 포트 내부에 LED를 포함한다. 청취를 위한 사용자 위치 파악은, 그/그녀의 눈, 그리고 그/그녀의 귀가 라우드스피커의 스위트 스팟(sweet spot)에 있을 때에만 조명된(lit) LED를 볼 수 있다. 여기서 스위트 스팟은, 사용자가 한 쌍의 라우드스피커 인클로저에 대해 이상적인 청취 위치에 있다는 것을 의미한다. 기본적인 삼각 측량 및 시차 이론은, 비행기 조종석에 사용되며, 조종사가 조종석 내부의 좌석 방향을 정확하게 조절할 수 있는 위치 파악 표시기의 장치와 유사하게 적용된다.
구상가능하게, 압변환기 및 다이오드 정류기는 커플러의 진동을 흡수, 즉 픽업하고, LED를 구동하기에 충분한 전류를 발생시키는데 사용된다. 환상 초크 및/또는 인덕터는 다른 구상 가능한 장치이며, 오디오 신호를 라우드스피커에 전달하는 와이어는 LED를 구동시키는 커패시터를 충전하기에 충분한 작은 전자기장을 발생시킬 것이다. 이들의 디자인에 의한 장치는 모두 위치 파악 표시기를 클리핑 표시기로 사용하여 추가된 장점을 제공하고, 라우드스피커 드라이버가 그 임계값 근처에서 작동하기 시작할 때 조명되어, 입력 신호의 진폭을 감소시키기 위해 사용자에게 시그널링할 수 있다.
그러나 대안적인 실시예에 따르면, LED는 자기 프로펠러 장치를 사용하여 동력이 공급될 수 있다. 큰 강력한 자석이 프로펠러의 각도로 유지될 때, 작은 프로펠러 상의 반지름 방향으로 수용된 자석들은 회전 운동을 한다. 이후, 터닝(turning) 프로펠러는 LED에 동력을 공급하는 역전류를 발생시킨다. 자기 프로펠러 장치는 또한 증폭기를 냉각시키는데 사용될 수 있다. 추가의 장치는 LED를 대신하여 광 방열 표면을 사용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 밀폐형 음향 서스펜션 챔버(20)를 수용하는 라우드스피커 인클로저(10)로서, 상기 서스펜션 챔버는 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면(26)의 대향 측면 상에 배치된 드라이버(22) 및 패시브 음향 진동판(24)을 포함하고, 상기 라우드스피커 인클로저는 또한 패시브 음향 진동판에 의해 밀폐형 음향 서스펜션 챔버에 연결되어 있는 제1 대역-통과 챔버(28)를 수용하며,
    상기 밀폐형 음향 서스펜션 챔버의 내면은 연속적으로 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는, 라우드스피커 인클로저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드라이버 및 상기 패시브 음향 진동판에는 밀폐형 음향 서스펜션 챔버가 일체형으로 형성되어 있는, 라우드스피커 인클로저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 드라이버는 풀레인지 드라이버인, 라우드스피커 인클로저.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패시브 음향 진동판의 표면적(24')은 드라이버의 대응 음향 진동판의 표면적(22')과 같거나 더 큰, 라우드스피커 인클로저.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐형 음향 서스펜션 챔버는 실질적으로 구형인, 라우드스피커 인클로저.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라우드스피커 인클로저는 적어도 제2 대역-통과 챔버(30)를 수용하고, 상기 챔버는 패시브 음향 라디에이터(32)에 의해 제1 대역-통과 챔버에 연결되어 있는, 라우드스피커 인클로저.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐형 음향 서스펜션 챔버는 고밀도 섬유판(HDF), 세라믹 또는 고분자 복합 재료와 같은 고밀도의 균질한 재료로 제조되는, 라우드스피커 인클로저.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐형 음향 서스펜션 챔버는 고밀도 섬유판(HDF), 세라믹 또는 고분자 복합 재료와 같은 음향적으로 중립 재료로 제조되는, 라우드스피커 인클로저.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인클로저는 발포체 또는 자기 부상 피트, 또는 그 조합을 이용하여 음향적으로 격리되는, 라우드스피커 인클로저.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    3개-지점 자기 서스펜션은 라우드스피커 인클로저 내부에 서브-어셈블리로서 구성되고, 인클로저 내부에 3개의 지점 사이에 커플러를 서스펜드하도록 배치되어 있는, 라우드스피커 인클로저.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    위치 파악 표시기가 구비되며, 상기 표시기는 스크린 오프하도록 배치되어 있지만, 한 쌍의 라우드스피커 인클로저의 이상적인 청취 위치에 위치될 때에만 사용자에게 보이도록 제조되는, 라우드스피커 인클로저.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위치 파악 표시기는 라우드스피커 인클로저의 저음 포트의 내부에 위치된 발광 다이오드(LED)인, 라우드스피커 인클로저.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 위치 파악 표시기는, 입력 신호의 진폭이 감소되어야 할 때 사용자에게 시그널링하는 클리핑 표시기 기능을 갖는 라우드스피커 인클로저.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시기는, 커플러로부터 진동을 픽업하여 전류를 발생시켜 표시기를 구동하는 압변환기 및/또는 다이오드 정류기; 또는 대안적으로, 환상 초크 및/또는 인덕터, 라우드스피커에 오디오 신호를 전달하는 와이어는 표시기를 구동시키기 위해 커패시터를 충전하기에 충분한 전자기장을 생성시킴; 또는 대안적으로, 프로펠러의 각도로 유지되는 보다 강력한 자석에 의해 회전 운동을 하는 소형 프로펠러 상에 반지름 방향으로 수용된 자석들을 포함하는 자기 프로펠러 장치로서, 상기 회전 프로펠러는 표시기를 구동시키기 위해 역전류를 발생시키는, 자기 프로펠러 장치에 의해 구동되는, 라우드스피커 인클로저.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    악기 증폭기들, 영화관 및 콘서트 홀 환경에서의 음향 재생에 특화된 증폭기, 휴대 전화 및 랩탑과 같은 전자 디바이스용 일체형 라우드스피커의 및/또는 헤드폰의, 라우드스피커 인클로저의 용도.
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