WO2023169721A1 - Aktivlautsprecher mit akustisch entkoppelten und/oder thermisch gekoppelten modulen - Google Patents

Aktivlautsprecher mit akustisch entkoppelten und/oder thermisch gekoppelten modulen Download PDF

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electronics
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Jürgen Seidler
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Seidler Juergen
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Definitions

  • the invention relates to modular active speakers, in particular modular active speakers with acoustically decoupled modules and/or thermally coupled modules.
  • Loudspeakers and, in particular, active loudspeakers are known from the prior art. Active loudspeakers are characterized by the fact that, in addition to sound generators, one or more or even all functional units, such as electronic units for receiving, processing or reproducing audio signals, are installed in a housing.
  • active loudspeakers that have an amplifier mounted on a plate are often used.
  • This plate is usually also used to seal the loudspeaker housing and is attached to the housing with several screws.
  • this screw connection and the internal cabling do not allow a user to easily convert to a different, newer or current version of the active loudspeaker.
  • each module may contain an integrated circuit that is wired or wirelessly networked to identify and authenticate functional modules and submodules via a control module or external system.
  • a functional module is electrically and mechanically connected to a base module, via which the functional modules are supplied with power and controlled.
  • a further functional module can be electrically and mechanically coupled to the functional module on the base module via a respective interface panel.
  • the amplifier housing contains an electronic amplifier, the amplifier having an input terminal for receiving audio frequencies, electrical signals and an output terminal for outputting amplified signals.
  • the amplifier-speaker combination further comprises a speaker housing that contains a loudspeaker and a rotatable connection that rotatably connects the speaker housing to the amplifier housing. At least one electrical conductor connects the output terminal of the amplifier to an input terminal of the speaker.
  • the multiple modular active loudspeakers from the prior art have the disadvantage that the level of complexity for the user increases and a simple, quick and customer-friendly configuration is no longer possible.
  • the electrical modules heat up during operation depending on the power consumption of the modules coupled to them, so that optimal dimensioning of both the electrical and the modules coupled to them can only be achieved in special configurations.
  • different modules or components also form common cavities of one or more geometries, which are of crucial importance for the sound quality. Components are not complete with respect to each other. Components of the operational system are not acoustically decoupled from each other.
  • the geometry and stability of the common cavities in the known modular active loudspeakers are therefore subject to variations, for example due to rotatable electrical conductors between the cavities, in particular over the life cycle of the system, so that the sound quality changes and is not stable in the long term can be maintained at the highest level.
  • the volumes of the cavities can also vary, which in some cases can affect the stability of the entire system.
  • One of the objects of the present invention is to provide a system which solves the above-mentioned problems.
  • a system should be created in which components with comparable life cycles are installed, which can be separated from one another without the sound quality suffering from modularity over the life cycle.
  • the use of functional units that can be easily replaced is intended to enable simple and rapid updating of the hardware with maximum user comfort, without overwhelming the user with multiple modularity.
  • the components should also be ideally coordinated with one another in order to enable the operational overall system to function optimally with the highest sound quality, even during prolonged operation and corresponding heating of individual or several modules.
  • an active speaker includes a speaker module, an electronics module, and a docking interface.
  • the docking interface is configured to mechanically and electrically couple the speaker module and the electronics module, and has a contact surface between the speaker module and the electronics module, which is a vibration-dynamic decoupling and/or a thermal coupling between the loudspeaker module and the electronics module.
  • the docking interface forms an integral part of the loudspeaker module and the electronics module and can be formed by a loudspeaker module housing and a contact plate of the electronics module or by respective metallic contact plates of the loudspeaker module and the electronics module .
  • One idea of the invention can be seen in the fact that only two modules, separated in terms of the life cycle of components, are installed, which can be separated from each other using a docking interface and reassembled into an operational system without any loss in the sound quality of the operational system system must be accepted and an update of each of the modules is possible at any time for a user without special knowledge.
  • a closed loudspeaker module housing is used to spatially delimit the modules.
  • the closed loudspeaker module housing is mechanically stable and is not acoustically coupled to the electronic module when the system is ready for operation. In the operational system, the closed loudspeaker module housing does not have any volume in common with the electronics module.
  • the sound quality of the loudspeaker module is not influenced by the electronic module when the system is ready for operation, as they are acoustically decoupled from each other.
  • the acoustic separation of the modules can be ensured or improved by making the housing of the loudspeaker module from a pressure-stable material, such as wood or plastic. Additional elements can be used to optimize the acoustic decoupling of the modules.
  • a closed loudspeaker module housing can also prevent a user from unintentionally accessing a module.
  • a particular advantage of the idea according to the invention is that the loudspeaker module housing and the electronics module are thermally coupled and/or vibration-dynamically decoupled from one another in the connected state via the docking interface.
  • Another particular advantage of the idea according to the invention is that the active functional module can be designed in such a way that it can only be positioned and fixed or mounted on the passive module at a specific location and only in a specific position in order to achieve ideal acoustic decoupling and/or thermal coupling. With a docking interface designed in this way, incorrect assembly of the assembled modules can be ruled out and maximum sound quality of the system can be guaranteed.
  • the docking interface according to the invention therefore represents a special embodiment of a Poka-Yoke.
  • the electronic functional units in the electronics module and the electromechanical functional units in the loudspeaker module can be converted into an operational system via the docking interface according to the invention in a very short time, usually a few seconds be put together.
  • the docking interface according to the invention can also be designed in such a way that no or at least no special tool is required to assemble the system, for example as part of an update of a module. For example, it is not necessary to loosen screw connections.
  • Fig. 1 shows an exemplary embodiment of an operational active loudspeaker coupled via a docking interface Loudspeaker and electronics module on an optional stand or hanging system.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a docking interface for coupling a loudspeaker and an electronics module with active and passive parts.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the components of the separated loudspeaker and electronic modules.
  • Fig. 1 shows an exemplary embodiment of a ready-to-use active loudspeaker (100) with an optional stand or hanging system (140).
  • the active loudspeaker (100) comprises a loudspeaker module (110) and an electronics module (120), which are connected to one another via an integrated docking interface (130).
  • the active loudspeaker (100) according to FIG. 1 has an oval shape in side view. Square shapes and other shapes are also possible. Spatially, the active loudspeaker (100) can have an ellipsoidal shape or the shape of a sphere or a cuboid. Other forms are also possible.
  • the active loudspeaker (100) can only consist of the loudspeaker module (110) and the electronics module (120). consist.
  • the active speaker (100) may include additional modules that are coupled to one another in an analog manner.
  • the loudspeaker module (110) according to FIG. 1 comprises a loudspeaker module housing (111) and one or more sound transducers (112).
  • the loudspeaker module housing (111) is spatially separated from the electronics module (120) and forms a closed loudspeaker module with the sound transducers (112).
  • the electronics module (120) includes an electronics module housing (121).
  • the closed loudspeaker module (110) is mechanically stable and is acoustically decoupled from the electronic module (120) when the system is ready for operation.
  • the electronics module (120) and the loudspeaker module (110) do not have a common volume in the operational system.
  • the sound quality of the loudspeaker module (110) is not influenced by the electronics module (120) in the operational system because they are acoustically decoupled from one another.
  • the acoustic separation of the modules can be ensured or improved by making the loudspeaker module housing (111) from a pressure-stable material, such as wood or plastic.
  • the loudspeaker module housing (111) can be constructed in multiple layers.
  • the loudspeaker module housing (111) can be constructed from a structural layer and a cover layer. With the structural position, the pressure stability of the loudspeaker module housing (111) can be further increased and thus the sound quality and/or the transmission of vibrations to the electronics module (120) and/or objects in the vicinity of the loudspeaker module (110). be further reduced.
  • the structural position can also make it possible to reduce the use of materials and thus minimize the weight of the loudspeaker module (110) or optimize it for a desired sound quality.
  • Additional elements can be used to optimize the acoustic decoupling of the modules.
  • the transmission of vibrations in the loudspeaker module (110) to the electronics module (120) can be reduced or prevented, for example, by placing one or more damping elements (not) on a contact surface (131) of the docking interface (130) between the modules shown).
  • damping elements can additionally or simply serve to increase the heat flow between the modules.
  • Examples of materials for dampening vibrations are foams, elastomers, or springs.
  • Example materials for heat transfer are thermal pastes, metallic contact plates, metallic foils, graphite foils or thermally conductive insulators. Materials that are particularly suitable for simultaneous damping and heat transfer are foam, gel films or heat-conducting silicone sponges.
  • the thermal coupling between the loudspeaker module (110) and the electronics module (120) via the integrated docking interface (130) is described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the docking interface (130) according to FIG. 2 comprises a contact plate (230'), for example of the loudspeaker module (110) and a contact plate (230"), for example of the electronics module (120).
  • the heat generated in the electronics module (120) can be transferred to an inside of the contact plate (230") of the electronics module (110).
  • the outside of the contact plate (230") of the electronic module (120) is brought into direct or indirect contact with an outside of the contact plate (230') of the loudspeaker module (110) in order to facilitate heat transfer to increase an inside of the contact plate (230 ') of the loudspeaker module (110).
  • the contact plate (230") of the electronics module (120) can be formed as a flat plate.
  • the contact plate (230") of the electronics module (120) can be formed from one or more metals, for example aluminum, copper or Silver.
  • the contact plate (230") of the electronic module (120) is preferably made entirely or at least partially from aluminum.
  • the contact plate (230") of the electronic module (120) can also be used as a mounting plate for one, several or all electronic components (cf .Fig. 3) of the electronic module (120).
  • the contact plate (230') of the loudspeaker module (110) can be formed by the loudspeaker module housing (111) or like the contact plate (230") of the electronics module (120).
  • the contact plate (230' ) of the speaker module (110) have a heat sink (not shown) on the inside.
  • the two contact plates (230', 230") can have a different size and/or shape in order to transfer heat to the heat sink via the contact surfaces and optional damping and/or heat-conducting elements.
  • the docking interface (130) can have mechanically active parts (231) and/or mechanically passive parts (232).
  • the parts can be arranged opposite one another on, on or in the respective contact plates (230', 230") of the electronic module (120) and/or the loudspeaker module (110).
  • the passive parts serve to form a positive connection between the two modules (110, 120).
  • a passive part (232) can be designed, for example, as a round or square bolt, which engages with a positive recess, such as a groove and/or a hole, when the modules are assembled into an operational system.
  • the active part ( 231) may be an element for locking the modules in a position and/or configured to align the two modules when assembled.
  • the active part (231) may also include a latch to hold the aligned modules in the desired position
  • the lock may include, for example, a spring latch, a rotary latch, a slide latch, a snap latch, or a magnetic connector, etc., or any combination thereof.
  • the modules (110, 120) can be electrically coupled to one another. Acoustic signals can be transmitted to the loudspeaker drivers in the loudspeaker module (110) via the electrical coupling.
  • thermal coupling can also occur in order to improve the heat transfer from the electronics module (120) to the loudspeaker module (110), while the two modules (110, 120) are acoustically decoupled from one another remain.
  • the coupling via the docking interface (130) eliminates the need for a direct connection between electronic components such as amplifiers on the one hand and electromechanical components such as sound transducers on the other.
  • the modules (110, 120) of the active loudspeaker (100) can also be equipped with a near-field communication system such as one or more RFID tags, and/or with one or more optical codes, for example a QR code and/or a bar code , provided to provide identification of the modules (110, 120).
  • the identification can take place via an external device, for example via a smartphone or other mobile devices.
  • a vote, for example to determine the possible combination of a module with new or other modules, can be done by recording the identifier using a smartphone, for example via a specific application.
  • the collected data can be stored in a database, locally or, for example, in a cloud. Voting can be done using this database.
  • the active speaker can also include sensors. The sensors can be configured to detect a state and/or use of the active loudspeaker and its modules and components. Collected data can be transmitted to a service provider via a direct connection of the active loudspeaker, for example via an integrated LAN or WLAN network interface.
  • the electronics module (120) may include a power supply, an audio amplifier, a streaming device, a computing unit (e.g. a digital signal processor, or a system on a chip, SOC), a wireless communication unit, etc Signal processing unit (for example with analog-to-digital (ADC) and digital-to-analog converters (DAC)) and an identification module with, for example, a label or an identifier as well as other analog circuits and connections.
  • a computing unit e.g. a digital signal processor, or a system on a chip, SOC
  • Signal processing unit for example with analog-to-digital (ADC) and digital-to-analog converters (DAC)
  • ADC analog-to-digital
  • DAC digital-to-analog converters
  • the electrical connection between the sound transducers (112) and the electronic module (120) is established through the docking interface (130). The connection occurs automatically when the electronics module (120) is attached to the speaker module housing (112).
  • active speakers 230' contact plate e.g. loudspeaker

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Abstract

Ein Aktivlautsprecher umfasst ein Lautsprecher-Modul, ein Elektronik-Modul, und eine Docking-Schnittstelle. Die Docking-Schnittstelle ist konfiguriert, um das Lautsprecher-Modul und das Elektronik-Modul mechanisch und elektrisch zu koppeln und weist eine Kontaktfläche zwischen dem Lautsprecher-Modul und dem Elektronik-Modul auf, die eine schwingungsdynamische Entkopplung und/oder eine thermische Kopplung zwischen dem Lautsprecher-Modul und dem Elektronik-Modul vermittelt. Die Docking-Schnittstelle bildet einen integralen Bestandteil des Lautsprecher-Moduls und des Elektronik-Moduls.

Description

AKTIVLAUTSPRECHER MIT AKUSTISCH ENTKOPPELTEN UND/ODER THERMISCH GEKOPPELTEN MODULEN
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft modulare Aktivlautsprecher, insbesondere modulare Aktivlautsprecher mit akustisch entkoppelten Modulen und/oder thermisch gekoppelten Modulen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Aus dem Stand der Technik sind Lautsprecher und, insbesondere, aktive Lautsprecher bekannt. Aktive Lautsprecher sind dadurch gekennzeichnet, dass neben Schallgeneratoren auch eine oder mehrere oder gar sämtliche Funktionseinheiten wie beispielsweise elektronische Einheiten zum Empfangen, Verarbeiten oder Wiedergeben von Audiosignalen in einem Gehäuse verbaut sind.
Aufgrund des kompakten Aufbaus von Systemen dieser Art ergibt sich ein wesentlicher Nachteil. Die Lebensdauer von Schallgeneratoren, mechanischen Teilen, Gehäusen aus diversen Werkstoffen und nicht elektronischen Funktionseinheiten liegt typischerweise weit über jenen der verbauten elektronischen Funktionseinheiten, weshalb die Nutzungsdauer des Gesamtsystems eingeschränkt wird. Schnell voranschreitende Entwicklungen in beispielsweise der Drahtlostechnologie sowie auch immer kürzer werdende Entwicklungszyklen bei beispielsweise Prozessoren führen dazu, dass aktive Lautsprecher einer Generation gegenüber Lautsprechern einer Nachfolgegeneration rasch veralten.
Aus Kostengründen werden häufig aktive Lautsprecher eingesetzt, die einen auf einer Platte montierten Verstärker aufweisen. Diese Platte dient zumeist auch der Abdichtung des Lautsprechergehäuses und ist hierzu mit mehreren Schrauben am Gehäuse befestigt. Diese Verschraubung und die interne Verkabelung erlauben es einem Benutzer jedoch nicht auf einfache Weise einen Umbau auf eine andere, eine neuere, oder eine aktuelle Version des aktiven Lautsprechers durchzuführen.
Aus dem Stand der Technik sind dem Fachmann einrastbare Batterien mit entsprechenden Sockeln (vgl. USD 392,939, WO 99/40636 A1), austauschbare aktive Lautsprecher-Module mit einer Schnittstelleneinheit (vgl. CN 208924498 U), sowie modulare Fernseher (vgl. CN 106210817 A, CN 203554582 U) und einsteckbare Verstärkermodule und Lautsprecher (vgl. US 10,142,732 B2, CN 103248984A, CN 207677970 U) bekannt.
Aus der US 2015/0237424 A1 ist dem Fachmann insbesondere auch ein modulares, aus Funktionsmodulen aufgebautes Lautsprechersystem bekannt, wobei die Funktionsmodule aus weiteren Submodulen bestehen. Das heißt, Funktionsmodule können durch austauschbare analoge und digitale Komponenten in einem Exo- und Endoskelett aufgebaut und so an die Bedürfnisse eines Benutzers anpasst werden. Die Funktionsmodule und die Submodule verwenden Technologien zum schnellen Verbinden mit optionalen Verriegelungen, um eine mechanische und elektronische Neukonfiguration oder eine Aktualisierung des Lautsprechersystems ohne Werkzeuge oder besondere Kenntnisse eines Benutzers zu ermöglichen. Jedes Modul kann eine integrierte Schaltung enthalten, die per Kabel oder drahtlos vernetzt werden, um Funktionsmodule und Submodule über ein Steuerungsmodul oder ein externes System zu identifizieren und zu authentifizieren. Ein Funktionsmodul wird auf einem Basismodul, über welches die Funktionsmodule mit Strom versorgt und gesteuert werden, elektrisch und mechanisch verbunden. Über ein jeweiliges Schnittstellenpanel kann ein weiteres Funktionsmodul elektrisch und mechanisch mit dem Funktionsmodul auf dem Basismodul gekoppelt werden.
Aus der US 2015/0036858 A1 ist dem Fachmann ferner eine tragbare elektronische Verstärker-Lautsprecher-Kombination mit einem Verstärkergehäuse bekannt. Das Verstärkergehäuse enthält einen elektronischen Verstärker, wobei der Verstärker einen Eingangsanschluss zum Empfangen von Audiofrequenzen, elektrischen Signalen und einen Ausgangsanschluss zum Ausgeben von verstärkten Signalen aufweist. Die Verstärker-Lautsprecher-Kombination weist ferner ein Lautsprechergehäuse auf, das einen Lautsprecher enthält, sowie eine drehbare Verbindung, die das Lautsprechergehäuse drehbar mit dem Verstärkergehäuse verbindet. Mindestens ein elektrischer Leiter verbindet den Ausgangsanschluss des Verstärkers mit einem Eingangsanschluss des Lautsprechers.
Die mehrfach modularen aktiven Lautsprecher aus dem Stand der Technik haben jedoch den Nachteil, dass sich der Komplexitätsgrad für den Benutzer erhöht und eine einfache, rasche und kundenfreundliche Konfiguration nicht mehr möglich ist. Zudem erwärmen sich in den bekannten modularen aktiven Lautsprechern die elektrischen Module im Betrieb in Abhängigkeit vom Leistungsbezug der daran gekoppelten Module, so dass eine optimale Dimensionierung sowohl der elektrischen als auch der daran gekoppelten Module nur in besonderen Konfigurationen erreichbar ist. Ferner bilden auch verschiedene Module oder Komponenten gemeinsame Hohlräume einer oder mehrerer Geometrien, die für die Klangqualität von entscheidender Bedeutung sind. Komponenten sind bezüglich einander nicht abgeschlossen. Komponenten des betriebsfähigen Systems sind nicht akustisch voneinander entkoppelt. Die Geometrie und die Stabilität der gemeinsamen Hohlräume ist bei den bekannten modularen aktiven Lautsprechern folglich Variationen, beispielsweise durch drehbare elektrische Leiter zwischen den Hohlräumen, unterworfen, insbesondere über den Lebenszyklus des Systems hinweg, so dass sich die Klangqualität ändert und auch langfristig nicht stabil bei auf höchstem Niveau gehalten werden kann. Je nach verbauter Elektronik können auch die Volumina der Hohlräume untereinander variieren, worunter in manchen Fällen die Stabilität des Gesamtsystems leiden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zu schaffen, welches die oben genannten Probleme löst. Insbesondere soll ein System geschaffen werden, in dem Komponenten mit vergleichbaren Lebenszyklen verbaut werden, welche voneinander separiert werden können, ohne dass die Klangqualität unter der Modularität über den Lebenszyklus hinweg leidet. Durch die Verwendung von Funktionseinheiten, die einfach ersetzt werden können, soll eine einfache und schnelle Aktualisierung der Hardware bei maximalen Benutzerkomfort ermöglicht werden, ohne den Benutzer durch mehrfache Modularität zu überfordern. Die Komponenten sollen ferner ideal aufeinander abgestimmt sein, um eine optimale Funktion des betriebsfähigen Gesamtsystems bei höchster Klangqualität zu ermöglichen, auch bei längerem Betrieb und einer entsprechenden Erwärmung einzelner oder mehrerer Module.
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Aktivlautsprecher ein Lautsprecher-Modul, ein Elektronik-Modul, und eine Docking-Schnittstelle. Die Docking-Schnittstelle ist konfiguriert, um das Lautsprecher-Modul und das Elektronik-Modul mechanisch und elektrisch zu koppeln, und weist eine Kontaktfläche zwischen dem Lautsprecher-Modul und dem Elektronik-Modul auf, die eine schwingungsdynamische Entkopplung und/oder eine thermische Kopplung zwischen dem Lautsprecher-Modul und dem Elektronik-Modul vermittelt. Die Docking-Schnittstelle bildet einen integralen Bestandteil des Lautsprecher-Moduls und des Elektronik-Moduls und kann durch ein Lautsprecher-Modul-Gehäuse und eine Kontaktplatte des Elektronik-Moduls oder durch jeweilige metallische Kontakt platten des Lautsprecher-Moduls und des Elektronik-Moduls gebildet sein.
Eine Idee der Erfindung kann darin gesehen werden, dass lediglich zwei, hinsichtlich des Lebenszyklus von Komponenten separierte, Module verbaut werden, welche mittels einer Docking-Schnittstelle voneinander getrennt und wieder zu einem betriebsbereiten System zusammengefügt werden können, ohne dass Einbußen bei der Klangqualität des betriebsbereiten Systems hingenommen werden müssen und eine Aktualisierung jedes der Module für einen Benutzer ohne besondere Kenntnisse jederzeit möglich ist.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Idee liegt darin begründet, dass zur räumlichen Abgrenzung der Module ein geschlossenes Lautsprecher-Modul-Gehäuse verwendet wird. Das geschlossene Lautsprecher-Modul-Gehäuse ist in sich mechanisch stabil und im betriebsbereiten System akustisch nicht mit dem Elektronik-Modul gekoppelt. Das geschlossene Lautsprecher-Modul-Gehäuse besitzt im betriebsbereiten System kein mit dem Elektronik-Modul gemeinsames Volumen. Die Klangqualität des Lautsprecher-Moduls wird im betriebsbereiten System durch das Elektronik-Modul nicht beeinflusst, da sie akustisch voneinander entkoppelt sind. Die akustische Separierung der Module kann dadurch sichergestellt oder verbessert werden, dass das Gehäuse des Lautsprechermoduls aus einem druckstabilen Material, wie beispielsweise Holz oder Kunststoff, gefertigt wird. Weitere Elemente können verwendet werden, um die akustische Entkopplung der Module zu optimieren. Durch ein geschlossenes Lautsprecher- Modul-Gehäuse kann ferner verhindert werden, dass ein Benutzer unbeabsichtigt in ein Modul eingreift.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Idee liegt darin begründet, dass das Lautsprecher-Modul-Gehäuse und das Elektronik-Modul im verbundenen Zustand über die Docking Schnittstelle thermisch gekoppelt und/oder schwingungsdynamisch voneinander entkoppelt sind. Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Idee liegt darin begründet, dass das aktive Funktionsmodul so ausgestaltet sein kann, dass es nur an einer bestimmen Stelle und nur in einer bestimmen Lage auf dem passiven Modul positioniert und fixiert beziehungsweise montiert werden kann, um eine ideale akustische Entkoppelung und/oder thermische Koppelung zu ermöglichen. Durch eine derart gestaltete Docking-Schnittstelle kann eine Fehlmontage der zusammengefügten Module ausgeschlossen werden und mithin eine maximale Klangqualität des Systems gewährleistet werden. Die erfindungsgemäße Docking- Schnittstelle stellt folglich eine besondere Ausgestaltung eines Poka-Yokes dar. Die elektronischen Funktionseinheiten im Elektronik Modul und die elektromechanischen Funktionseinheiten im Lautsprecher-Modul können über die erfindungsgemäße Docking-Schnittstelle in sehr kurzer Zeit, üblicherweise wenigen Sekunden, zu einem betriebsbereiten System zusammengefügt werden. Die erfindungsgemäße Docking-Schnittstelle kann auch so ausgestaltet sein, dass zum Zusammenfügen des Systems, beispielsweise im Rahmen einer Aktualisierung eines Moduls, kein oder jedenfalls kein spezielles Werkzeug erforderlich ist. Beispielsweise ist ein Lösen von Schraubverbindungen nicht erforderlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Die oben erwähnten Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Systems und von dessen Komponenten lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines betriebsbereiten Aktivlautsprechers mit einem über eine Docking-Schnittstelle gekoppelten Lautsprecher- und Elektronik-Modul auf einem optionalen Stand- oder Hängesystem.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Docking-Schnittstelle zum Koppeln eines Lautsprecher- und eines Elektronik-Moduls mit aktiven und passiven Teilen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten der separierten Lautsprecher- und Elektronik-Module.
Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Richtungsangebende Terminologie wie etwa „oben", „unten", „links", „rechts", „über", „unter", „horizontal", „vertikal", „vorne", „hinten" und ähnliche Angaben werden lediglich zu erläuternden Zwecken verwendet und dienen nicht der Beschränkung der Allgemeinheit auf spezifische Ausgestaltungen wie in den Figuren gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
DETALIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines betriebsbereiten Aktivlautsprechers (100) mit einem optionalen Stand- oder Hängesystem (140). Der Aktivlautsprecher (100) umfasst ein Lautsprecher-Modul (110) und ein Elektronik- Modul (120), die über eine integrierte Docking-Schnittstelle (130) miteinander verbunden sind. Der Aktivlautsprecher (100) gemäß der Fig. 1 weist in der Seitenansicht eine ovale Form auf. Quadratische Formen und andere Formen sind ebenso möglich. Räumlich kann der Aktivlautsprecher (100) eine ellipsoide Form oder auch die Form einer Kugel oder eines Quaders aufweisen. Andere Formen sind ebenso möglich. In einer Ausführungsform kann der Aktivlautsprecher (100) lediglich aus dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) bestehen. In anderen Ausführungsformen kann der Aktivlautsprecher (100) weitere Module umfassen, die auf analoge Weise miteinander gekoppelt sind.
Das Lautsprecher-Modul (110) gemäß Fig. 1 umfasst ein Lautsprecher-Modul- Gehäuse (111) sowie einen oder mehrere Schallwandler (112). Das Lautsprecher- Modul-Gehäuse (111) ist gegenüber dem Elektronik-Modul (120) räumlich abgegrenzt und bildet mit den Schallwandlern (112) ein geschlossenes Lautsprecher-Modul. Das Elektronik-Modul (120) umfasst ein Elektronik-Modul- Gehäuse (121). Das geschlossene Lautsprecher-Modul (110) ist in sich mechanisch stabil und im betriebsbereiten System akustisch vom Elektronik-Modul (120) entkoppelt. Das Elektronik-Modul (120) und das Lautsprecher-Modul (110) besitzen im betriebsbereiten System kein gemeinsames Volumen. Die Klangqualität des Lausprecher-Moduls (110) wird im betriebsbereiten System durch das Elektronik-Modul (120) nicht beeinflusst, da sie akustisch voneinander entkoppelt sind.
Neben der Verwendung von getrennten Volumina kann die akustische Separierung der Module dadurch sichergestellt oder verbessert werden, dass das Lautsprecher- Modul-Gehäuse (111) aus einem druckstabilen Material, wie beispielsweise Holz oder Kunststoff, gefertigt wird. Das Lautsprecher-Modul-Gehäuse (111) kann mehrlagig aufgebaut sein. Beispielsweise kann das Lautsprecher-Modul-Gehäuse (111) aus einer Strukturlage und einer Decklage aufgebaut sein. Mit der Strukturlage kann eine Druckstabilität des Lautsprecher-Modul-Gehäuses (111) weiter erhöht und somit die Klangqualität und/oder die Übertragung von Schwingungen an das Elektronik-Modul (120) und/oder Gegenstände in der Umgebung des Lautsprecher-Moduls (110) weiter verringert werden. Durch die hohe Stabilität können andere Maßnahmen zur akustischen Entkoppelung der Module reduziert und somit die Komplexität des Systems insgesamt verringert werden. Die Strukturlage kann es auch erlauben einen Materialeinsatz zu verringern und somit ein Gewicht des Lautsprecher-Moduls (110) zu minimieren oder für eine gewünschte Klangqualität zu optimieren.
Weitere Elemente können verwendet werden, um die akustische Entkopplung der Module zu optimieren. Die Übertragung von Schwingungen im Lautsprecher- Modul (110) auf das Elektronik-Modul (120) können beispielsweise verringert oder verhindert werden, indem auf einer Kontaktfläche (131) der Docking-Schnittstelle (130) zwischen den Modulen ein oder mehrere Dämpfungselemente (nicht gezeigt) auf- oder angebracht werden. Diese Elemente können zusätzlich oder auch nur dazu dienen einen Wärmefluss zwischen den Modulen zu erhöhen. Beispielhafte Materialien zur Dämpfung von Schwingungen sind Schaumstoffe, Elastomere, oder Federn. Beispielhafte Materialien zur Wärmeübertragung sind Wärmeleitpasten, metallische Kontaktplatten, metallische Folien, Graphitfolien oder thermisch leitende Isolatoren. Zur gleichzeitigen Dämpfung und Wärmeübertragung besonders geeignete Materialien sind Schaum, Gelfolien oder wärmeleitende Silikonschwämme.
Die thermische Kopplung zwischen dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) über die integrierte Docking-Schnittstelle (130) wird mit Bezug zur Fig. 2 näher beschrieben. Die Docking-Schnittstelle (130) gemäß Fig. 2 umfasst eine Kontaktplatte (230') z.B. des Lautsprecher-Moduls (110) und eine Kontaktplatte (230") z.B. des Elektronik-Moduls (120).
Um die thermische Kopplung zwischen dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) zu erhöhen, kann die im Elektronik-Modul (120) entstehende Wärme auf eine Innenseite der Kontaktplatte (230") des Elektronik- Moduls (110) geleitet werden. Die Außenseite der Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) wird beim Koppeln der Module mit einer Außenseite der Kontaktplatte (230') des Lautsprecher-Moduls (110) in direkten oder indirekten Kontakt gebracht, um die Wärmeübertragung auf eine Innenseite der Kontaktplatte (230') des Lautsprecher-Moduls (110) zu erhöhen. Die Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) kann als eine ebene Platte gebildet sein. Die Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) kann aus einem oder aus mehreren Metallen gebildet sein, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Silber. Vorzugsweise ist die Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) vollständig oder zumindest teilweise aus Aluminium gebildet. Die Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) kann auch als Montageplatte für eine, mehrere oder alle elektronischen Komponenten (vgl. Fig. 3) des Elektronik-Moduls (120) dienen.
Die Kontaktplatte (230') des Lautsprecher-Moduls (1 10) kann durch das Lautsprecher-Modul-Gehäuse (111) oder wie die Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) gebildet sein. Insbesondere kann die Kontaktplatte (230') des Lautsprecher-Moduls (110) auf deren Innenseite einen Kühlkörper (nicht gezeigt) aufweisen. Die beiden Kontaktplatten (230', 230") können eine unterschiedliche Größe und/oder Form aufweisen, um Wärme über die Kontaktflächen und optionale Dämpfungs- und/oder Wärmeleitelemente an den Kühlkörper zu übertragen.
Die Docking-Schnittstelle (130) kann mechanisch aktive Teile (231) und/oder mechanisch passive Teile (232) aufweisen. Die Teile können gegenüberliegend auf, an oder in den jeweiligen Kontaktplatten (230', 230") des Elektronikmoduls (120) und/oder des Lautsprecher-Moduls (110) angeordnet sein. Die passiven Teile dienen einer formschlüssigen Verbindung der beiden Module (110, 120). Ein passiver Teil (232) kann beispielsweise als runder oder als eckiger Bolzen ausgestaltet sein, welcher mit formschlüssigen Ausnehmung, wie einer Nut und/oder einem Loch, zusammengreift, wenn die Module zu einem betriebsbereiten System zusammengefügt werden. Der aktive Teil (231) kann ein Element zur Arretierung der Module in einer Position sein und/oder konfiguriert sein, um die beiden Module beim Zusammenfügen zueinander auszurichten. Der aktive Teil (231) kann auch eine Verriegelung umfassen, um die zueinander ausgerichteten Module in der gewünschten Position festzuhalten. Die Verriegelung kann beispielsweise einen Federschnapper, einen Drehschnapper, einen Schiebeverschluss, einen Schnappverschluss, oder einen Magnetverbinder usw. oder irgendeine Kombination davon umfassen.
Durch das Verbinden der beiden Module (110, 120) zu einem betriebsbereiten System (100) können die Module (110, 120) elektrisch miteinander gekoppelt werden. Über die elektrische Kopplung können akustische Signale an die Lautsprechertreiber im Lautsprecher-Modul (110) übertragen werden. Durch das Verbinden der beiden Module (110, 120) kann auch eine thermische Kopplung erfolgen, um die Wärmeübertragung vom Elektronik-Modul (120) zum Lautsprecher-Modul (110) zu verbessern, während die beiden Module (110, 120) akustisch voneinander entkoppelt bleiben. Durch die Kopplung über die Docking- Schnittstelle (130) entfällt eine direkte Verbindung zwischen elektronischen Komponenten wie Verstärkern einerseits und elektromechanischen Komponenten wie Schallwandlern andererseits.
Die Module (110, 120) des Aktivlautsprechers (100) können ferner durch ein Nahfeld-Kommunikationssystem wie beispielsweise einem oder mehreren RFID- Etiketten, und/oder mit einem oder mehreren optischen Codes, beispielsweise einem QR-Code und/oder einem Strich-Code, versehen sein, um eine Identifikation der Module (110, 120) zu ermöglichen. Die Identifikation kann über eine externe Vorrichtung erfolgen, beispielsweise über ein Smartphone oder andere mobile Geräte. Eine Abstimmung, beispielsweise zur Bestimmung der möglichen Kombination eines Moduls mit neuen oder anderen Modulen, kann über das Erfassen der Kennung mittels eines Smartphone erfolgen, beispielsweise über eine spezifische Applikation. Die erfassten Daten können in einer Datenbank, lokal oder beispielsweise in einer Cloud gespeichert werden. Die Abstimmungen kann mittels dieser Datenbank erfolgen. Der Aktivlautsprecher kann auch Sensoren umfassen. Die Sensoren können zum Erfassen eines Zustandes und/oder einer Nutzung des Aktivlautsprechers und dessen Modulen und Komponenten konfiguriert sein. Erfasste Daten können über eine direkte Verbindung des Aktivlautsprechers an einen Dienstleister übertragen werden, beispielsweise über eine integrierte LAN- oder ein WLAN-Netzwerkschnittstelle.
Wie mit Bezug zur Fig. 3 gezeigt kann das Elektronik-Modul (120) ein Netzteil, einen Audioverstärker, eine Streaming-Vorrichtung, eine Recheneinheit (beispielsweise einen digitalen Signalprozessor, oder ein System on a Chip, SOC), eine drahtlose Kommunikationseinheit, eine Signalverarbeitungseinheit (beispielsweise mit Analog-Digital- (ADC) und Digital-Analog-Wandlern (DAC)) und ein Identifikationsmodul mit beispielsweise einer Etikette oder einer Kennung sowie weitere analoge Schaltungen und Anschlüsse umfassen.
Die elektrische Verbindung zwischen den Schallwandlern (112) und dem Elektronik-Modul (120) wird durch die Docking-Schnittstelle (130) hergestellt. Die Verbindung erfolgt automatisch, wenn das Elektronik-Modul (120) am Lautsprecher-Modul-Gehäuse (112) befestigt wird.
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein. Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend" und „aufweisend" als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend" verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein", „einer" und „eine" eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
BEZUGSZEICHEN
100 Aktivlautsprecher 230' Kontaktplatte (z.B. Lautsprecher)
110 Lautsprecher-Modul 230" Kontaktplatte (z.B. Elektronik)
1 1 1 Lautsprecher-Modul-Gehäuse 231 passives Element
1 12 Schallwandler 232 aktives Element
120 Elektronik-Modul
121 Elektronik-Modul-Gehäuse
130 Docking-Schnittstelle
131 Kontaktfläche
140 Stand- oder Hängesystem

Claims

ANSPRÜCHE
1. Aktivlautsprecher (100), umfassend: ein Lautsprecher-Modul (110); ein Elektronik-Modul (120); und eine Docking-Schnittstelle (130), die konfiguriert ist, um das Lautsprecher-Modul (110) und das Elektronik-Modul (120) mechanisch und elektrisch zu koppeln und eine Kontaktfläche (131) zwischen dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) aufweist, welche eine schwingungsdynamische Entkopplung vermittelt; wobei das Lautsprecher-Modul (110) ein gegenüber dem Elektronik-Modul (120) abgeschlossenes Lautsprecher-Modul-Gehäuse (111) umfasst, das die Kontaktfläche (131) der Docking-Schnittstelle (130) umfasst.
2. Aktivlautsprecher (100) nach Anspruch 1, wobei das Lautsprecher-Modul- Gehäuse (111) mehrlagig aufgebaut ist und insbesondere eine Strukturlage umfasst.
3. Aktivlautsprecher (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Docking- Schnittstelle (130) zwischen dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) ein oder mehrere Dämpfungselemente aufweist, die konfiguriert sind, um eine Übertragung von Schwingungen zwischen dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) zu verringern.
4. Aktivlautsprecher (100) nach Anspruch 3, wobei das eine oder die mehreren Dämpfungselemente ferner konfiguriert sind, um einen Wärmefluss vom Elektronik-Modul (120) zum Lautsprecher-Modul (110) zu erhöhen.
5. Aktivlautsprecher (100) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Elektronik-Modul (120) eine metallische Kontaktplatte (230") aufweist, die Teil der Docking-Schnittstelle (130) ist und das Elektronik-Modul (120) konfiguriert ist, um Wärme auf eine Innenseite der Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) zu leiten.
6. Aktivlautsprecher (100), umfassend: ein Lautsprecher-Modul (110); ein Elektronik-Modul (120); und eine Docking-Schnittstelle (130), die konfiguriert ist, um das Lautsprecher-Modul (110) und das Elektronik-Modul (120) elektrisch und mechanisch miteinander zu koppeln und eine Kontaktfläche (131) aufweist, welche eine thermische Kopplung zwischen dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) vermittelt; wobei das Lautsprecher-Modul (110) ein gegenüber dem Elektronik-Modul (120) abgeschlossenes Lautsprecher-Modul-Gehäuse (111) umfasst, das die Kontaktfläche (131) der Docking-Schnittstelle (130) umfasst. Aktivlautsprecher (100) nach Anspruch 6, wobei die Docking-Schnittstelle (130) eine metallische Kontaktplatte (230') des Lautsprecher-Moduls (110) und eine metallische Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) umfasst, und wobei zwischen den Kontaktplatten (230', 230") ein oder mehrere Elemente aufgebracht sind, die konfiguriert sind, um einen Wärmefluss vom Elektronik-Modul (120) zum Lautsprecher-Modul (110) zu erhöhen. Aktivlautsprecher (100) nach Anspruch 7, wobei das Elektronik-Modul (120) konfiguriert ist, um Wärme auf eine Innenseite der Kontaktplatte (230") des Elektronik-Moduls (120) zu leiten. Aktivlautsprecher (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kontaktplatte (230') des Lautsprecher-Moduls (110) auf deren Innenseite einen Kühlkörper aufweist. Aktivlautsprecher (100) nach Anspruch 7, wobei das eine oder die mehreren Elemente ferner Dämpfungselemente sind, die konfiguriert sind, um eine Übertragung von Schwingungen zwischen dem Lautsprecher-Modul (110) und dem Elektronik-Modul (120) zu verringern.
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