Ta recenzja dotyczy patentu na głośnik, przyznanego wynalazcy Shengbo Li z Guangdong w Chinach w imieniu firmy Harman International. W streszczeniu tego patentu wyszczególniono głośnik zawierający jeden lub wiele przetworników, obudowę i zawieszenie zamontowane na obudowie, przy czym zawieszenie i obudowa są skonfigurowane w taki sposób, że obudowa może wibrować w wyniku działania przetwornika tak, że aby wydobyć słyszalny dźwięk. Dobrze przeczytałeś, obudowa jest jednocześnie radiatorem pasywnym!
Głośnik
Numer patentu: 9 674 594
Wynalazca: Shengbo Li (Guangdong, CN)
Mandatariusz: Harman International (Chiny) Holdings Co., Ltd. (Shenzhen, Guangdong, Chiny); Harman International Industries, Inc. (Stamford, CT)
Wniesiony: 8 maja 2012 r
Bieżąca klasa CPC: H04R 1/026 (20130101)
Nadany: 6 czerwca 2017 r
Liczba roszczeń: 19
Liczba rysunków: 6
Streszczenie patentu
Głośnik zawierający jeden lub wiele przetworników, obudowę i zawieszenie zamontowane na obudowie, przy czym zawieszenie i obudowa są skonfigurowane w taki sposób, że obudowa może wibrować w wyniku działania przetwornika w celu wytworzenia słyszalnego dźwięku.
Niezależne roszczenia
1. Głośnik składający się z przetwornika, obudowy i zawieszenia zamontowanego na obudowie, przy czym zawieszenie i obudowa są skonfigurowane tak, aby sprzyjały drganiom obudowy w wyniku działania przetwornika w celu wytworzenia słyszalnego dźwięku, przy czym obudowa zawiera co najmniej pierwszą część i drugą część z zawieszeniem połączonym pomiędzy nimi, przy czym zawieszenie jest umieszczone na zewnętrznej powierzchni obudowy, a pierwsza oś przechodzi przez zawieszenie, oraz w którym przetwornik jest umieszczony na zewnętrznej powierzchni obudowy obudowa i druga oś przebiegają przez przetwornik, przy czym pierwsza oś jest prostopadła do drugiej osi.
12. Głośnik zawierający: przetwornik; osłonę zawierającą pierwszą część i drugą część, które są oddzielone od siebie; oraz zawieszenie umieszczone pomiędzy pierwszą częścią a drugą częścią, przy czym zawieszenie i obudowa są skonfigurowane tak, aby sprzyjać wibracjom obudowy w wyniku działania przetwornika w celu wytworzenia słyszalnego dźwięku, przy czym zawieszenie jest umieszczone na zewnętrznej powierzchni obudowy, a pierwsza oś przechodzi przez zawieszenie, przy czym przetwornik jest umieszczony na zewnętrznej powierzchni obudowy, a druga oś przechodzi przez przetwornik, przy czym pierwsza oś jest prostopadła do drugiej osi.
Komentarze recenzentów
W ciągu ostatnich kilku lat pojawiło się wiele zgłoszeń patentowych dotyczących nowych architektur radiatorów pasywnych, szczególnie tych, które są stosowane w małych, mobilnych urządzeniach. Jednym z problemów jest to, że przy tak małych obudowach trudno jest zapewnić wystarczającą powierzchnię membrany zarówno dla aktywnych przetworników, jak i pasywnych membran akustycznych.
Niektóre z bardziej interesujących rozwiązań zostały wprowadzone przez nieżyjącego już Godeharda A. Guenthera, patent USA 8 189 840, „Głośnik i urządzenia elektroniczne zawierające to samo”, w którym bateria urządzenia jest skonfigurowana z zawieszeniem przestrzennym, aby spełniała podwójną rolę zarówno jako zasilanie prądem stałym, źródło i jako wibrujący pasywny radiator membranowy, zapewniający zarówno masę, jak i powierzchnię wymaganą do strojenia Helmholtza o niskiej częstotliwości w małej obudowie.
Inne wariacje na temat maksymalizacji obszaru promieniującego membrany jako procent całkowitej powierzchni zewnętrznej urządzenia głośnikowego lub głośnika wbudowanego w aktywny system przenośny obejmują:
patent US 7,953,239, „High Output Subwoofer” autorstwa Williama A. Decanio z firmy Harman Industries; konfiguracja sześciobocznej obudowy z dwoma przeciwległymi aktywnymi głośnikami niskotonowymi i pasywnymi radiatorami po pozostałych czterech bokach obudowy (cyt. w Li)
Patent US 6,389,146 i Patent US 7,103,193, „Akustycznie asymetryczny głośnik pasmowoprzepustowy z wieloma filtrami akustycznymi” autorstwa Jamesa J. Crofta, III, przypisany do American Technology Corp. (cyt. w Li)
patent US 7 158 648, „System głośników z rozszerzoną odpowiedzią basów”, Aaron L. Butters i in., przeniesiony na firmę Harman International; Konfiguracja panelu przedniego obudowy głośnika poza obwodem przetwornika aktywnego
patent US 9,042,582, „Coaxial Passive Radiation Monomer”, Matthew Chi-Hung Chan i in., przeniesiony na Plastoform Industries; Wykonanie radiatora pasywnego jako części przetwornika na obwodzie przetwornika
Ostatnio posunięto się o krok dalej, próbując użyć aktywnego przetwornika jako biernego radiatora, na przykład w patencie amerykańskim Josepha Y. Sahyoun’a 9,294,841, „Promiennik akustyczny obejmujący kombinację współosiowego głośnika audio i biernego radiatora”.
W koncepcji Sahyoun na obwodzie ramy przetwornika znajduje się obramowanie/zawieszenie, zawieszone na przedniej ściance, gdzie kompletną aktywną konstrukcję przetwornika (membrana i rama) stanowi pasywny radiator membrany. Całkowita masa aktywnego zespołu przetwornika jest tłumaczona jako masa akustyczna biernego radiatora. Aktywna membrana przetwornika staje się wówczas znaczną częścią powierzchni „efektywnego” biernego radiatora.
Nie testowałem jeszcze ani nie symulowałem takiego systemu, ale chociaż w idealnym przypadku byłby on korzystny jako efektywne wykorzystanie powierzchni, przychodzi mi do głowy kilka obaw.
Po pierwsze, nawet jeśli użyteczność systemu jest dodatnia, rzeczywista masa przetwornika aktywnego, z ramą i magnesem jako większością „pasywnej” ruchomej masy (która nie jest łatwa do zredukowania), może skutkować zbyt dużą masą akustyczną dla żądanej częstotliwości strojenia dla wszystkich, z wyjątkiem najmniejszych objętości obudów i zgodności akustycznych.
Po drugie, w standardowym systemie bass-reflex każde odpowiednie wygięcie konstrukcji mocowania przetwornika lub innych pasywnie elastycznych struktur wokół powierzchni obudowy, innych niż pasywny radiator akustyczny, spowoduje zmniejszenie QB, a tym samym utratę mocy wyjściowej z wyjście pasywnego radiatora akustycznego. Można by się zastanawiać, czy to „całkowite wygięcie” przetwornika aktywnego, mocowanego do obudowy przez bardzo podatny element, również spowodowałoby utratę systemu przy częstotliwości strojenia. To powiedziawszy, możliwe jest, że problemy te można przezwyciężyć, optymalizując parametry systemu w nowatorski sposób, który różni się od standardowego wyrównania bas-refleks/pasywna membrana.
Omawiany wynalazek został opracowany przez Shengbo Li, który wynalazł również kilka nowych architektur płaskich przetworników magnetycznych, opracował obecny wynalazek w zakładzie Harman International w Shenzhen, Guangdong, Chiny.
Patent ujawnia system głośnikowy, który w pierwszym przykładzie wykonania wykorzystuje aktywny przetwornik jako pasywny promiennik membranowy (patrz fig. 5 z patentu US 9,674,594) zasadniczo tak, jak ujawniono w patencie Sahyoun. (Choć ujawniono, ten przykład wykonania nie jest zastrzeżony, najwyraźniej albo jako kontynuacja aplikacji, albo został porzucony, ponieważ Sahyoun poprzedza tę część wynalazku).
pasywny radiator membranowy.
Dodatkowo (i główny przedmiot zastrzeżeń) patent Li obejmuje nowatorskie wykonanie, które posuwa koncepcję Sahyoun o krok dalej, ponieważ nie tylko aktywny przetwornik działa jako pasywny radiator membranowy, ale całość samej obudowy głośnika, łącznie z aktywnym przetwornikiem, działa jako pasywny radiator membranowy. Na rysunku 4 z patentu US 9,674,594 widać, że istnieje zgodne zawieszenie (46), które oddziela przednią stronę obudowy, w tym aktywny przetwornik, od tylnej strony obudowy, tak że powyżej częstotliwości strojenia , obudowa pozostaje bezwładna, a aktywna membrana przetwornika zapewnia wyjście akustyczne, a przy częstotliwości strojenia przód i tył obudowy poruszają się w przeciwnych kierunkach, wytwarzając moc rezonansową systemu bass-reflex.
pasywny radiator membranowy.
W tym przykładzie wykonania, aby osiągnąć symetryczną, dwukierunkową ruchliwość przedniej (421) i tylnej (422) części obudowy przy częstotliwości strojenia, poruszające się masy konstrukcji przedniej i tylnej muszą być zasadniczo równe. Wymagałoby to zwiększenia masy konstrukcji tylnej, aby odpowiadała masie konstrukcji przedniej, która zawiera przetwornik i konstrukcję magnetyczną. Zakłada się, że pasywny obszar promieniowania akustycznego obu struktur jest równy. Jeśli obszary promieniujące różnią się, wówczas należy skalibrować deltę rzeczywistej masy fizycznej, aby odpowiadała stosunkowi pól powierzchni, aby zachować tę samą częstotliwość strojenia zarówno dla konstrukcji przedniej, jak i tylnej.
Gdyby nie dopasować efektywnej masy akustycznej przedniej i tylnej części obudowy, a przednia część byłaby znacznie bardziej masywna, to przednia pozostałaby zasadniczo nieruchoma przy częstotliwości dostrajania, podczas gdy tylna część obudowy zapewniałaby przemieszczenie objętościowe, bardziej podobne do standardowego pasywnego grzejnika membranowego.
Gdyby parametry były idealnie zrównoważone, wydawałoby się, że struktura Li mogłaby uniknąć potencjalnych strat, które mogą wystąpić w konfiguracji Sahyoun. Zarówno patenty Sahyoun, jak i Li są interesujące, ponieważ wprowadzają nową klasę systemów obudów typu bass-reflex, które są potencjalnie znacznie bardziej wydajne w wykorzystaniu powierzchni obudowy dla pasywnego promieniowania akustycznego.
Jeśli te podejścia okażą się skuteczne bez wprowadzania nowych rodzajów strat systemowych, powinny być całkiem przydatne, szczególnie w urządzeniach zminiaturyzowanych.
Można sobie wyobrazić szereg usprawnień i dodatkowych konfiguracji, które byłyby jeszcze korzystniejsze. Nie mogę się doczekać symulacji i danych testowych porównujących te systemy ze standardową obudową typu bass-reflex. WK
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Voice Coil, wrzesień 2017 r.