NL2004781C2 - Luidspreker. - Google Patents

Description

LUIDSPREKER

De uitvinding heeft betrekking op luidspreker, omvattende een behuizing en een in de behuizing aangebracht membraan dat in 5 trilling kan worden gebracht ter voortbrenging van geluid, waarbij de luidspreker is voorzien van ten minste een geluidskanaal dat zich uitstrekt tussen het membraan en de buitenzijde van de behuizing. Dergelijke luidsprekers zijn algemeen bekend.

10

De uitvinding beoogt een luidspreker van het in de aanhef genoemde type, die betere mechanische en/of akoestische eigenschappen heeft dan bekende luidsprekers.

15 Daartoe zijn volgens de uitvinding een of meer locale geluidsbarrières aangebracht in het geluidskanaal, welke ter plaatse ten minste 15% van het dwarsdoorsnede-oppervlak van het geluidskanaal blokkeren. De geluidsbarrières versterken het geluidsniveau in bepaalde frequentiegebieden significant, ten 20 koste van insignificante verliezen in andere frequentiegebieden of zelfs in onhoorbare frequentiegebieden.

US 2004/0047488 beschrijft een luidspreker met een akoestisch transparant rooster in het geluidskanaal, en beschrijft derhalve 25 geen geluidbarrière volgens de uitvinding.

De geluidsbarrières blokkeren bij voorkeur ter plaatse tussen 25% en 75%, meer bij voorkeur tussen 35% en 65%, nog meer bij voorkeur tussen 40% en 60% van het dwarsdoorsnede-oppervlak van 30 het geluidskanaal. Het geluidskanaal heeft bij voorkeur een breedte tussen 6 mm en 10 mm, meer bij voorkeur tussen 7 mm en 9 mm, en de geluidsbarrières blokkeren bij voorkeur ter plaatse gemiddeld over de lengte van de spleet gerekend ten minste 0,8 2 mm, meer bij voorkeur tussen 2 mm en 6 mm, nog meer bij voorkeur tussen 2,8 mm en 5,2 mm van de dwarsdoorsnede van het geluidskanaal. De geluidsbarrières hebben bij voorkeur een dikte tussen 0,5 mm en 10 mm, meer bij voorkeur tussen 1 mm en 8 mm, 5 nog meer bij voorkeur tussen 2 mm en 6 mm.

De geluidsbarrières bevinden zich bij voorkeur in het geluidskanaal op een locatie die dichter bij het uiteinde van het geluidskanaal bij het membraan ligt dan bij het andere 10 uiteinde van het geluidskanaal bij de buitenzijde van de behuizing, meer bij voorkeur op een locatie die aan het uiteinde van het geluidskanaal bij het membraan ligt.

Het geluidskanaal is bij voorkeur spieetvormig, waarbij de een 15 of meer geluidsbarrières over in hoofdzaak de gehele lengte van de spleet van het geluidskanaal zijn aangebracht. Het geluidskanaal heeft bij voorkeur in hoofdzaak parallelle wanden. De geluidsbarrières worden in de voorkeursuitvoering gevormd door een of meer balken zie zich in de lengterichting van de 20 spleet uitstrekken. Meer bij voorkeur worden de geluidsbarrières gevormd door één balk die zich in de lengterichting van de spleet in het midden van de dwarsdoorsnede van het geluidskanaal uitstrekt.

25 De geluidsbarrières zijn bij voorkeur vervaardigd van een niet magnetisch metaal, meer bij voorkeur van roestvrij staal, messing, aluminium of koper, nog meer bij voorkeur van koper. Hierdoor wordt als extra effect bereikt dat de geluidsbarrières meewerken aan een efficiënte afvoer van warmte. Dit effect treedt 30 vooral op als de geluidsbarrière dicht bij het membraan wordt geplaatst.

3

Bij voorkeur is het membraan een flexibel membraan dat in een kader is aangebracht. Bij voorkeur omvat de luidspreker een magneeteenheid die een magneetveld genereert, en is het membraan voorzien van een elektrische geleider die in een patroon op het 5 membraan is aangebracht, welk membraan zodanig in het magneetveld is geplaatst dat bij het doorvoeren van stroom door het geleiderpatroon op het membraan een kracht wordt uitgeoefend die het membraan in beweging kan zetten. Bij voorkeur is het geleiderpatroon in ten minste twee op afstand van elkaar gelegen 10 trilgebieden op het membraan aangebracht, waarbij de luidspreker is voorzien van ten minste twee geluidskanalen die zich uitstrekken tussen de twee trilgebieden en de buitenzijde van de behuizing.

15

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld, waarin:

Figuur 1 een gedeeltelijk perspectiefaanzicht van een 20 luidspreker toont;

Figuur 2 een perspectiefaanzicht van een membraaneenheid toont;

Figuur 3 een dwarsdoorsnede van de luidspreker van Figuur 1 25 toont;

Figuur 4 een dwarsdoorsnede van de luidspreker van Figuur 1 toont waarop een geluidshoorn is gemonteerd; 30 Figuur 5 een dwarsdoorsnede van een luidspreker volgens de uitvinding toont; 4

Figuur 6 een grafiek toont waarin de invloed van de breedte (w) van geluidsbarrières volgens de uitvinding op de geluidsterkte voor verschillende frequenties wordt weergegegeven; en 5 Figuur 7 een grafiek toont waarin de invloed van de dikte (t) van geluidsbarrières volgens de uitvinding op de geluidsterkte voor verschillende frequenties wordt weergegegeven.

Volgens Figuur 1 omvat een luidspreker een behuizing die bestaat 10 uit twee in hoofdzaak identieke metalen delen 1, 2 welke middels schroeven 3 op elkaar zijn bevestigd. Elk behuizingsdeel 1, 2 heeft twee langwerpige sleufvormige uitsparingen of geluidskanalen 4, 5 die het in de luidspreker opgewekte geluid naar buiten geleiden. Voorts is een behuizingsdeel 1 voorzien 15 van elektrische aansluitpunten 6, 7, waarop de geluidssignaaldraden van een versterker kunnen worden aangesloten. De behuizing 1, 2 is voorzien van zich buitenwaarts en in de langsrichting uitstrekkende koelvinnen 8 voor het afvoeren van de in de luidspreker opgewekte warmte.

20

De behuizingsdelen 1, 2 sluiten een kader in, dat wordt getoond in Figuur 2, en welke bestaat uit een eerste raamvormig kaderdeel 9 en twee strookvormige kaderdelen 10, 11 (getoond in Figuur 4) . De kaderdelen 9, 10, 11 zijn bij voorkeur vervaardigd van koper 25 of geanodiseerd aluminium. Het buitenoppervlak van de kaderdelen 9, 10, 11 maakt overal contact met de behuizing 1, 2. Op het kaderdeel 9 is een vlak trilmembraan 12 bevestigd middels lijm, of middels een dunne dubbelzijdig hechtende tape. De lijm of tape is van een warmtegeleidende soort. Op het membraan 12 is een 30 elektrisch geleiderpatroon 13 aangebracht, dat in verbinding staat met de aansluitpunten 6, 7 en die het membraan doet trillen indien door de versterker een elektrisch signaal naar de luidspreker wordt gestuurd.

5

Daartoe omvat de luidspreker magneten 13, zoals getoond in Figuur 3, die een permanent magnetisch veld opwekken waarin het geleiderpatroon 14 van het membraan 12 zich bevindt. Het 5 geleiderpatroon 14 wordt gevormd door een elektrisch geleidende baan die in een langwerpige rechthoekige spiraal aan een zijde van het membraan 12 is aangebracht. Aan de korte zijden van het rechthoekige patroon zijn de kaderdelen 10, 11 direct op het geleiderpatroon aangebracht. Derhalve dient de lijm of de tape 10 waarmee deze op de geleidende draad zijn geplakt elektrisch isolerend te zijn. Aan de andere zijde van het membraan 12 worden deze korte zijden van het patroon eveneens bedekt, door de korte zijden van het raamvormige kaderdeel 9. Op deze wijze kan het geleiderpatroon 14 hier naar beide zijden toe warmte overdragen 15 aan de kaderdelen 9, 10, 11.

De beide uiteinden van de geleidende draad zijn verbonden met stroomdoorvoeraansluitingen 15, 16 op kaderdeel 10, die op hun beurt elektrisch zijn verbonden met de aansluitpunten 6, 7. De 20 stroomdoorvoeraansluitingen 15, 16 zijn elektrisch geïsoleerd van het kaderdeel 10. De zich in de langsrichting tussen de kaderdelen 10, 11 parallel uitstrekkende lijnen van het geleiderpatroon 14 vormen twee op afstand van elkaar liggende trilgebieden 17, 18.

25

Met verwijzing naar Figuur 3 strekken de geluidskanalen 4, 5 zich uit vanaf nabij de twee op afstand van elkaar gelegen trilgebieden 17, 18 op het oppervlak van het membraan 12 tot de buitenzijde van de behuizingsdelen 1, 2, waarbij aan een zijde 30 de geluidskanalen 4, 5 echter zijn afgesloten door een afsluitplaatje 27, omdat de luidspreker het geluid slechts naar een zijde dient uit te zenden. De kanalen aan de achterzijde zijn opgevuld met dempers 24, 25 van een kunststof schuim, zoals 6 getoond in Figuur 5, teneinde het naar achteren gestraalde geluid te absorberen. De geluidskanalen 4, 5 strekken zich, vanaf het membraan gezien eerst loodrecht van het membraan uit, namelijk in het gebied tussen de magneten 13, en vervolgens neigen de 5 geluidkanalen 4, 5 naar elkaar toe. Hierbij neigen zowel de buitenste wanden 19, als de binnenste wanden 20 van elk geluidskanaal 4, 5 naar elkaar, waarbij de binnenste wand 19 en de buitenste wand 20 van een geluidskanaal 4, 5 onderling parallel blijven. Aan de buitenzijde van de luidspreker is de 10 afstand tussen de binnenste wanden 19 van beide geluidskanalen 4, 5 nog slechts zeer klein, ten minste vele malen kleiner dan de afstand tussen de trilgebieden 17, 18. Op deze wijze worden de fronten van de geluidsgolven die door beide trilgebieden 17, 18 worden opgewekt naar elkaar toegeleid en samengevoegd, 15 waardoor nadelige interferentie tussen beide golffronten wordt vermeden.

Figuur 4 toont een geluidshoorn 21 die op middels schroeven 23 in schroefgaten 24 van de luidspreker is gemonteerd. Daarbij 20 sluiten de buitenste wanden 19 van de geluidskanalen 4, 5 aan op de wanden 22 van de geluidshoorn 21. De geluidshoorn 21 zorgt voor een geleidelijke uitbreiding van het geluidsfront dat de geluidskanalen 4, 5 verlaat, voordat het zich in de omgeving verder uitbreidt. Voorts draagt de hoorn, die van metaal is 25 vervaardigd, bij aan de warmteafvoer van de luidspreker.

Figuur 5 toont een luidspreker volgens de uitvinding, die identiek is aan de hiervoor beschreven luidspreker, met de volgende aanpassing. In elk van de kanalen 4, 5 tussen het 30 membraan 12 en de buitenkant van de behuizing 2 is een koperen balk 26 geplaatst. De balk 26 vormt een geluidsbarrière voor het geluid dat door het membraan 12 wordt gegenereerd. De balk 26 strekt zich over de gehele lengte van de kanalen 4, 5 uit. De 7 balk 26 strekt zich in de breedte gezien in het midden van de kanalen 4, 5 uit, zodat aan beide zijden van de balk 26 een gelijke spieetvormige opening aanwezig is waardoor het geluid van het membraan de kanalen 4, 5 kan bereiken. De breedte van de kanalen 5 4, 5 is 8 mm, de breedte (w) van de balk 26 is 4 mm, zodat 50% van het doorsnede-oppervlak van de kanalen door de balk wordt geblokkeerd. De dikte (t) van de balk 26 is 4 mm.

Andere vormen van geluidsbarrières in de geluidskanalen 4, 5 zijn 10 ook mogelijk, waarbij gedacht kan worden aan geperforeerde platen of meerdere balken in lengterichting of in de dwarsrichting. Gebleken is dat de hier getoonde uitvoering het meest effectief is.

15 Het effect van diverse aspecten van barrières zoals de balk 26 is als volgt:

Breedte: Figuur 6 toont dat wanneer (bij een dikte (t) van 4 mm) de blokkering van het kanaal 10% (0,8 mm) bedraagt, er een 20 versterking in het gebied rond 15 kHz optreedt van circa 0,8 dB. Bij een blokkering van ongeveer 50% (4 mm) is de versterking maximaal, en bedraagt dan meer dan 3 dB.

Dikte: Figuur 7 toont dat wanneer (bij een breedte (w) van 4 mm) 25 de dikte van de blokkering in het kanaal 0,8 mm is, er een versterking in het gebied rond 15 kHz optreedt van circa 1 dB, terwijl de versterking in het (onhoorbare) gebied boven 20 kHz maximaal is. Bij een dikte van 4 mm is de versterking meer dan 3 dB. In het algemeen kan gezegd worden dat hoe dikker de 30 blokkering, hoe lager de piekfrequentie met de maximale versterking is.

8

Locatie: tests hebben aangetoond dat het grootste effect wordt bereikt als de blokkering zo dicht mogelijk bij het membraan wordt geplaatst.

5 Vorm: tests hebben aangetoond dat het versterkingseffect minder wordt bij een groter aantal openingen (bijvoorbeeld bij een rooster). Daarom is in de voorkeursuitvoering gekozen voor een balk in het midden van de breedte van het kanaal (twee openingen) .

Claims (12)

1. Luidspreker, omvattende een behuizing (1, 2) en een in de behuizing aangebracht membraan dat in trilling kan worden 5 gebracht ter voortbrenging van geluid, waarbij de luidspreker is voorzien van ten minste een geluidskanaal (4, 5) dat zich uitstrekt tussen het membraan (12) en de buitenzijde van de behuizing (1, 2), met het kenmerk, dat een of meer locale geluidsbarrières (26) zijn aangebracht in het geluidskanaal (4, 10 5), welke ter plaatse ten minste 15% van het dwarsdoorsnede-oppervlak van het geluidskanaal (4, 5) blokkeren.

2. Luidspreker volgens conclusie 1, waarbij de 15 geluidsbarrières (26) ter plaatse tussen 25% en 75%, bij voorkeur tussen 35% en 65%, meer bij voorkeur tussen 40% en 60% van het dwarsdoorsnede-oppervlak van het geluidskanaal (4, 5) blokkeren.

3. Luidspreker volgens conclusie 1 of 2, waarbij het geluidskanaal (4, 5) een breedte heeft tussen 6 mm en 10 mm, bij voorkeur tussen 7 mm en 9 mm, en de geluidsbarrières (26) ter plaatse gemiddeld ten minste 0,8 mm, bij voorkeur tussen 2 mm en 6 mm, meer bij voorkeur tussen 2,8 mm en 5,2 mm van de 25 dwarsdoorsnede van het geluidskanaal (4, 5) blokkeren.

4. Luidspreker volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de geluidsbarrières (26) een dikte hebben tussen 0,5 mm en 10 mm, bij voorkeur tussen 1 mm en 8 mm, meer bij voorkeur tussen 2 mm 30 en 6 mm.

5. Luidspreker volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de geluidsbarrières (26) zich in het geluidskanaal (4, 5. bevinden op een locatie die dichter bij het uiteinde van het geluidskanaal (4, 5) bij het membraan (12) ligt dan bij het andere uiteinde van het kanaal (4, 5) bij de buitenzijde van de behuizing (1, 2), bij voorkeur op een locatie die aan het uiteinde van het 5 geluidskanaal (4, 5) bij het membraan (12) ligt.

6. Luidspreker volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het geluidskanaal spieetvormig is, waarbij de een of meer geluidsbarrières over in hoofdzaak de gehele lengte van de spleet 10 van het geluidskanaal (4, 5) zijn aangebracht.

7. Luidspreker volgens conclusie 6, waarbij de geluidsbarrières (26) worden gevormd door een of meer balken zie zich in de lengterichting van de spleet uitstrekken. 15

8. Luidspreker volgens conclusie 6 of 7, waarbij De geluidsbarrières (26) worden gevormd door een balk die zich in de lengterichting van de spleet in het midden van de dwarsdoorsnede van het geluidskanaal (4, 5) uitstrekt. 20

9. Luidspreker volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de geluidsbarrières (26) zijn vervaardigd van een niet magnetisch metaal, bij voorkeur van roestvrij staal, messing, aluminium of koper, meer bij voorkeur van koper. 25

10. Luidspreker volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de wanden van de kanalen (4, 5) in hoofdzaak parallel zijn.

11. Luidspreker volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het membraan (12) een flexibel membraan is dat in een kader (9, 10, 11) is aangebracht.

12. Luidspreker volgens conclusie 11, waarbij een geleiderpatroon (14) in ten minste twee op afstand van elkaar gelegen trilgebieden (17, 18) op het membraan (12) is aangebracht, waarbij de luidspreker is voorzien van ten minste 5 twee geluidskanalen (4, 5) die zich uitstrekken tussen de twee trilgebieden (17, 18) en de buitenzijde van de behuizing (1, 2),