CZ57698A3 - Reproduktor obsahující panelové akustické vyzařující prvky - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká reproduktoru a zejména reproduktoru zahrnujícího akustické vyzařující prvky.

Dosavadní stav techniky

Z patentového dokumentu GB-A-2262861 je známý panelový reproduktor, který zahrnuje rezonanční vícevidový zářič tvořený rovnoměrnou složenou deskou zahrnující jádro o příčné komůrkové struktuře, které přičemž tato deska má poměr ohybové obklopují dva pláště, pevnosti (b) , ve všech směrech, ke kubickému výkonu hmotnosti panelu na jednotku plochy (μ) rovný alespoň 10, připevňovací prostředek, který nese uvedenou desku nebo připevňuje tuto desku k nosnému tělesu, a to volným netlumeným způsobem, a elektromechanický budící prostředek, který je určen k buzení vícevidové rezonance ve vyzařující desce v odezvu na elektrický vstup uvnitř pracovního frekvenčního rozmezí pro reproduktory.

Reproduktory se standardní modulovou formou mají širokou oblast použití týkající se zvukové distribuce. Mezi tyto reproduktory patří např. reproduktory, které jsou zaměnitelné za komerční stropní obkladové desky a mají obvykle plochu 600 x 600 mm. Je snahou u těchto reproduktorů dosáhnout rovnoměrné distribuce jasně srozumitelné řeči a hudby přes celou jejich plochu. Některé konvenční budiče s kmitací cívkou a jejich panelové odvozeniny jsou základem pro předmět této přihlášky.

Existující technologie používají kuželovité reproduktory s kmitací cívkou uložené do rámů a akustických ozvučnic. Ačkoliv tyto reproduktory jsou obvykle používány vzhledem k jejich nízké pořizovací ceně a snadné dostupnosti, mají nedostatky označované jako horká místa (např. místa s f r·

• · nadměrnou zvukovou intenzitou) a směrové účinky, a v důsledku toho horší srozumitelnost v místech mimo jejich osy.

Jiné technologie používají kuželovité reproduktory, ve kterých kuželovitý prvek má polystyrénovou strukturu s plochým čelním povrchem, který může nabarven. Kombinace dodatečných budičů s kmitací cívkou přizpůsobených k jejich membráně, která má takovou strukturu, že u ní dochází k akustickému poskytnout konvenčních pěnové tlumiče smrštění se zvyšující se frekvencí, může širší vyzařovací diagram, než jaký je u kuželovitých reproduktorů. Tyto polystyrénové reproduktorové jednotky vyžadují rám a akustické pro jejich připevnění do žádoucí polohy.

V patentovém dokumentu US-A-4,506,117 je popsán zavěšený stropní panel opatřený elektroakustickým měničem, který má kovovou základnovou desku, kterou je měnič připevněn k uvedenému panelu.

Podstata vynálezu

Jednotlivá provedení vynálezu používají prvky, které mají vlastnosti, např. strukturu a konfiguraci, obecně a/nebo specificky popsané v přihlášce WO 97/09842 související s touto přihlášku. Tyto prvky tudíž mají schopnost netlumit a šířit vstupní vibrační energii ohybovým vlněním ve funkční ploše nebo funkčních plochách, které probíhají příčně k tloušťce prvku často avšak nikoliv nezbytně k okrajům uvedeného prvku nebo prvků, mají konfiguraci s anisotripií ohybové pevnosti nebo bez ní tak, aby měly rezonanční vidy ohybové vlnové vibrace distribuované po celé ploše prvku příznivým způsobem pro akustické spojení s okolním vzduchem, a mají předem stanovené výhodné polohy na uvedené ploše pro měničový prostředek, zejména pro jeho funkčně aktivní nebo pohyblivé části účinné v závislosti na akustické vibrační aktivitě v uvedené ploše a na signálech, obvykle r * f ·

• ♦ >

• · ♦ · • 0 * · » «

I- · · * elektrických, které odpovídají akustické míře takové vibrační aktivity. V související mezinárodní, patentové přihlášce WO97/09842 mající stejnou prioritu jsou navrženy uvedené prvky pro pasivní akustická zařízení bez měničových prostředku, kterými jsou např. zařízení pro vyvolání dozvuku nebo pro akustickou filtraci nebo akustické ozvučení prostoru či místnosti, jakož i pro aktivní akustická zařízení s měničovými prostředky, mezi které patří zvukové zdroje nebo reproduktory s pozoruhodně širokým kmitočtovým rozmezím, kdy se vstupní signály přivádí na uvedený zvuk, nebo mikrofony, které jsou vystaveny zvuku, který převádí na jiné signály.

Vynález se zejména týká aktivních akustických zařízeních ve formě reproduktorů, které se používají v zavěšených stropních obkladových deskách.

Výše uvedené prvky v těchto zařízeních jsou nazývány akustickými zářiči s distribuovanými vidy a mají charakteristiky popsané v patentové přihlášce WO 97/09842 nebo jiné charakteristiky popsané v této patentové přihlášce.

Předmětem vynálezu je zavěšená stropní obkladová deska zahrnující reproduktor, přičemž tato deska obsahuje prvek, který má schopnost netlumit a šířit vstupní vibrační energii ohybovým vlněním v alespoň jedné funkční ploše probíhající příčně k jeho tlouštice tak, aby měl rezonanční vidy ohybové vlnové vibrace distribuované po celé alespoň jedné uvedené ploše a předem stanovené výhodné polohy v uvedené ploše pro měničový prostředek, a měnič připevněný zcela a výhradně na uvedeném prvku v jedné z uvedených poloh pro vibraci tohoto prvku k dosažení rezonance tohoto prvku tvořícího akustický zářič, který poskytuje akustický výkon v průběhu jeho rezonance'. Uvedená zavěšená stropní deska může zahrnovat prvek, který obsahuje komůrkové jádro zhotovené, např. z pěnové plastické hmoty, a potažené plášti o vysokých modulech. Za účelem nesení uvedeného zářiče v zavěšeném stropním rámu může být při okraj i tohoto zářiče uspořádán • ♦ r ·»

Λ * Γ «· » *· r- *· e»* • · • ·♦ • * · • · · ·· • ·· • » · · pružný závěs. Uvedený měnič může být tvořen setrvačným vibračním měničem.

Stručný popis obrázků

Za účelem lepšího pochopení vynálezu jsou zobrazeny příkladná provedení vynálezu na přiložených výkresech, na kterých:

obr. 1 zobrazuje reproduktor s distribuovanými vidy, který byl popsán v související přihlášce WO97/09842, obr. 2a zobrazuje částečný řez vedený podél linie Ά-Α na obr. 1, obr. 2b zobrazuje zvětšený průřez zářiče s distribuovanými vidy typu znázorněného na obr. 2a, přičemž znázorňuje dvě alternativní konstrukce tohoto zářiče, obr. 3a zobrazuje perspektivní pohled do místnosti, která má zavěšený strop a obr. 3b zobrazuje průřez provedením reproduktoru s distribuovanými vidy podle vynálezu ve formě stropní obkladové desky.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je zobrazen panelový reproduktor (81) stejného typu, jaký byl popsán a nárokován v související přihláškou vynálezu WO97/O9842 se stejnou prioritou, přičemž tento reproduktor zahrnuje obdélníkový rám (1) nesoucí kolem vnitřního okraje pružný závěs (3) , který nese zvukový vyzařující panel (2) s distribuovanými vidy. Měnič (9), např. měnič podrobně popsaný v souvisejících patentových přihláškách WO/09859, WO97/09861, WO97/09858 se stejnou prioritou, je připevněn zcela a výhradně na panelu (2) nebo v • » panelu (2) v předem stanovené poloze definované souřadnicemi x a y, přičemž tyto souřadnice jsou vypočteny tak, jak je to popsáno v související přihlášce vynálezu WO97/09842 se stejnou prioritou, pro vybuzení ohybového vlnění v panelu k způsobení rezonance panelu tvořícího zářič poskytující akustický výkon v průběhu jeho rezonance.

Uvedený měnič (9) je buzen signálovým zesilovačem (10), např. nízkofrekvenčním zesilovačem, spojeným s tímto měničem pomocí vodičů (28) . Zatížení zesilovače a výkonové požadavky mohou být kuželovitých 8 8 d3/W při zesilovače zcela normální, tj . jako u konvenčních reproduktorů, přičemž citlivost je řádově pokojových podmínkách záušže. Impedanční ná velmi odporový charakter při 5 i 20 až 80 W. V případě, že jádro panelu jeho pláště jsou vyrobeny z kovového materiálu, potom až zatez

Ω a a/nebo slouží jako odvod tepla pro měnič za účelem odvedení tepla z motorové cívky měniče, a tudíž zlepšují výkonovou zatížitelnost.

Na obr. 2a a 2b jsou znázorněny typické průřezy reproduktoru (81) na obr. 1. Z obr. 2a je zřejmé, že rám (1), pružný závěs (3) a panel (2) jsou vzájemně spojeny ve spojeních (20) pomocí adhezních prostředku. Uvedený rám může být tvořen lehkým rámem, např. obrazovým vytlačovaným rámem z kovového materiálu, např. hliníkové slitiny, nebo plastické hmoty. Vhodnými materiály pro uvedený pružný závěs mohou být pružné materiály, např. pěnová pryž a pěnová plastická hmota. Vhodnými adhezivy pro spoje (20) mohou být epoxidové, akrylátové a kyanoakrylátové pryskyřice, případně jiná adheziva.

Z obrázku 2b je zřetelné, že panel (2) je tvořen tuhým lehkým panelem, který má jádro (22) zhotovené např. z tuhé plastické pěny (97), jakou může být např. polyvinylchlorid s příčnou vazbou, nebo tvořené jádrem (98) s komůrkovou strukturou, jakým může být např. jádro s • * voštinovou strukturou zhotovené z kovové fólie, plastické hmoty nebo jiného podobného materiálu, přičemž komůrky uvedené struktury probíhají příčně k ploše panelu a jsou uzavřeny protilehlými plášti (21) zhotovenými z materiálu, jakým je např. papír, plastická hmota nebo kovová fólie. V případě, že uvedené pláště jsou vyrobeny z plastické hmoty, potom tyto pláště mohou být za účelem zvýšení jejich modulů známým způsobem vyztuženy např. uhlíkovými, skleněnými, Kevlarovými vlákny, apod..

Předpokládané plášťové vrstvové materiály a vyztužení tudíž obsahují uhlíková, skleněná, Kevlarová (RTM), Nomexová (RTM) , tj . aramidová, vlákna v různých vrstvách a vazbách, rovněž i papír, vrstvený papír, melamin a různé syntetické plastické fólie o vysokých modulech, jakou je např. Mylar (RTM), Kaptan (RTM), polykarbonátová, fenolová, polyesterová plastická hmota nebo příbuzné plastické hmoty, vlákny zesílené plastické hmoty a kovové fólie. Na základě výzkumu kvality Vectra tekutých krystalů na bázi polymerních termoplastů se zjistilo, že polymerní termoplasty mohou být použity pro tváření vstřikováním ultra tenkých plášťů o malé velikosti, tj. s průměrem kolem 30 cm. Tento materiál sám o sobě tvoří orientovanou krystalickou strukturu ve směru vstřikování, což je výhodný směr pro dobré šíření vysokých zvukových kmitočtů z budícího bodu směrem k okrajům panelu.

Dodatečné tváření uvedených nebo jiných termoplastů umožňuje, aby tvářecí nástroje měly lokalizační a registrační znaky, jakými mohou být drážky nebo prstence pro přesné umístění částí měniče, např. excitační cívky a/nebo závěsu magnetu. Kromě toho v případě slabšího materiálu jádra může být výhodné lokálně zvýšit tloušťku pláště, např. v ploše nebo prstenci o průměru až 150 % průměru snímače, za účelem zesílení uvedené plochy a výhodného spřažení vibrační energie v panelu. Tímto způsobem může být pro některé měkčí pěnové materiály zlepšena vysokofrekvenční odezva.

Předpokládaná vrstva jádra má voštinovou strukturu nebo zvlněnou strukturu vytvořenou z fólie hliníkové slitiny, Kevlaru (RTM), Nomexu (RTM), nenatíratelného papíru nebo lepenky a fólií z různých syntetických plastů, rovněž i lehčené nebo pěnové plastické hmoty nebo vlákninových materiálů, dokonce i aerogelových kovů v případě, že mají vhodně nízkou hustotu. Některé vhodné materiály pro vrstvu jádra mají při výrobě schopnost samočinného oplášťování a/nebo mají dostatečnou tuhost pro jejich vložení mezi vrstvy pláště, aniž by byla použita laminace. Materiál pro jádro s vysoce účinnou komůrkovou strukturou je známý pod obchodním označením Rohacell, přičemž tento materiál může být vhodný pro vyzařující panel, aniž by byl opatřen pláštěm. Z praktického hlediska je cílem dosažení celkové lehkosti a tuhosti vhodné pro konkrétní účely, přičemž tento cíl zejména zahrnuje optimalizaci příspěvků z jádra, plášťových vrstev a přechodů mezi nimi.

V několika výhodných provedeních panelu jsou použity pláště z kovu a kovových slitin nebo případně jsou tyto materiály vyztuženy uhlíkovými vlákny. Tato provedení panelu a rovněž provedení panelu, ve kterých je použita slitina Aerogel nebo ve kterých má jádro voštinovou strukturu z kovového materiálu, mají schopnost stínění vysokých frekvencích, které je důležité pro slučitelnost zařízení vyzařující elektromagnetickou energii. Konvenční panely nebo reproduktory kuželovitého typu nemají schopnost uvedeného stínění.

Kromě toho výhodné formy piezoelektrických měničů a elektrodynamických měničů mají zanedbatelné elektromagnetické záření nebo rozptylové magnetické pole. Konvenční reproduktory mají velké magnetické pole, a to do vzdálenosti až 1 m, pokud nejsou provedena specifická kompenzační protiopatření.

9

V případě, že je důležité v dané aplikaci zajistit nebo zachovat stínění, potom elektrická spojení mohou být zhotovena tak, aby vodivé části vhodného panelu DML, elektricky vodivá pěna nebo podobné rozhraní mohly být použity pro připevnění v oblasti okrajů.

Závěs 3. může tlumit okraje panelu 2. za účelem zabránění nadměrného pohybu okrajů tohoto panelu. Mimoto může být použito dodatečných tlumících prostředků, např. prostředků ve formě záplat spojených s panelem ve zvolených polohách pro tlumení nadměrného pohybu panelu k dosažení rovnoměrné distribuce rezonance přes plochu panelu. Tyto záplaty mohou být zhotoveny z materiálu na bázi bitumenu, který je obvykle používán v krytech konvenčních reproduktorů, nebo z pružného r.ebo tuhého polymerního listového materiálu. Některé materiály, zejména papír a lepenka, a některé druhy materiálů pro jádro mohou být samotlumící. V případě, že je to žádoucí, může být v konstrukci panelů zesíleno tlumení použitím adheziv, která jsou po vytvrzení pružná a nikoliv tuhá.

Uvedené účinné selektivní tlumení zahrnuje specifické aplikace na panelu zahrnující listový materiál prostředku permanentně přidruženého k panelu. Okraje a rohy mohou být zejména důležité pro dominantní a méně rozptýlitelné nízkofrekvenční vidy ohybové vibrace panelu popsaného v této přihlášce. Okrajové upevnění tlumícího prostředku může výhodně vést k panelu se zcela orámovaným listovým materiálem, ačkoliv alespoň jeho rohy mohou často být relativně volné pro žádoucí prodloužení panelu při nízkofrekvenčním provozu panelu. Uvedené upevnění může být provedeno pomocí adhezních nebo samolepicích materiálů. Ostatní formy užitečného tlumení, zejména co se týče více nepatrných účinků a/nebo středních a vyšších frekvencích, může být provedeno pomocí vhodné hmoty nebo hmot připevněných * » » ·

k listovému materiálu v středových polohách v uvedené	předem ploše.	stanovených	účinných
Výše uvedený panel je	skutečně	dvourozměrný.	Zvuková

energie ze zadní části panelu není silně fázově vztažena ke zvukové energii z čelní části panelu. To přináší výhodu spočívající v celkovém součtu akustických výkonů v daném prostoru, zvukové energii o rovnoměrné distribuci frekvencí, omezeném účinku odrážející a stojaté vlny a dobré reprodukci přirozeného prostoru.

Zatímco zvuk nebo záření z akustického panelu je značně nesměrové, zvyšuje se procentický podíl fázově vztažené informace mimo osu reproduktoru. Pro zlepšené zaostření umělého stereo poslechu dává umístění reproduktoru ve výšce, ve které se obvykle věší obrazy, to je v obvyklé výšce stojící osoby, normálně sedícímu posluchači možnost optimálního stereo poslechu i v případě, kdy se nachází v poloze, která je mírně odchýlena od os reproduktoru. Stejně tak tato trojúhelníková geometrie levá/pravá vzhledem k posluchači poskytuje další úhlovou složku. Takto se dosáhne dobrého stereo efektu.

To je další výhodou pro skupinu posluchačů ve srovnání s reprodukcí pomocí konvenčních reproduktorů. Vzhledem ke skutečně rozptýlenému charakteru zvukového záření akustického panelu poskytuje tento akustický panel zvukovou hlasitost, pro kterou nikterak neplatí pravidlo o úbytku se čtvercem vzdálenosti pro ekvivalentní bodový zdroj. V důsledku toho pro posluchače sedící mimo osy reproduktorů nebo na místě ne příliš vhodném pro poslech intenzita pole panelového reproduktoru podporuje kvalitnější stereo účinek ve srovnání s konvenčními reproduktory. To je způsobeno tím, že posluchač nacházející se mimo střed účinku všech reproduktorů netrpí dvěma nedostatky, které se obvykle uplatňují v blízkosti reproduktorů. První z těchto nedostatků spočívá v nadměrně zvýšené vnímané hlasitosti blízkého » » • · · ř ♦ » · » · * W »

reproduktoru, a v důsledku toho, což je druhý z uvedených nedostatků, ve sníženém vnímání hlasitosti ostatních reproduktorů.

Rovněž další reproduktoru kvalita a je jeho požadavek výhodou vizuální pouze na reproduktor rozmezí pro plochého lehkého atraktivnost, panelového dobrá zvuková nevyžaduje žádnou každý panelový diagram.

jeden měnič, výhybku pro přičemž tento celé zvukové

Obr. 3 zobrazuje stropní obkladovou desku 36 uzpůsobenou pro nesení v mřížovitém zavěšeném rámu 99 pro vytvoření zavěšeného stropu, přičemž tato deska má formu reproduktoru 81 obecně typu popsaného v souvislosti s odkazy na obr. 1 a 2, to znamená, že tento reproduktor zahrnuje tuhý lehký vícevidový rezonanční panel 2 mající jádro 22 potažené na obou stranách plášti 21. Panel 2 je při okrajích upevněn na pružných závěsech 3. z pěnové pryže, které jsou neseny na rámu 99 . Závěs 2 může být připevněn bud' k panelu 2 nebo k rámu 99 pomocí adhezních prostředků, avšak spojení může být dosaženo díky samotné tíze rezonančního panelu 2. Tento panel 2 nese měnič 9, jakým je např. měnič popsaný v souvislosti s obr. 7 až 12, pro excitaci ohybového vlnění v panelu k dosažení jeho rezonance a produkování akustického výstupu. Měnič 9. může mít na panelu takovou polohu, jaká byla popsána v související mezinárodní přihlášce WO97/09842.

Ve výhodném provedení o dobré kvalitě uvedený panel 2 je vyroben z jádra z pěnového polystyrénu typicky o hustotě 100 g/m³ a tlouštice 8 mm, přičemž toto jádro je potaženo pláštěm z tvrzené hliníkové slitiny o tlouštice 0,1 mm. K obvodu panelu 2 je připevněn měkký pěnový nebo plstěný pásek o tlouštice 3 mm za účelem poskytnutí částečně poddajného upevnění tohoto panelu v případě, že je tento panel umístěn do uvedených stropních rámů, přičemž tento pásek rovněž napomáhá potlačení případné vibrace v sekcích stropního rámu.

» · ř

* ř · · * ♦ » » ♦ * * r * * * * *

Budič uvedeného panelu je výhodně tvořen setrvačným panelem s jednotkovou kmitací cívkou o průměru 25 mm nebo 38 mm, impedanci 6 Ω, zatížitelnosti 40 W, přičemž kmitací cívka je přímo spojena s panelovým povrchem. S uvedeným panelem rovněž mohou být přímo spojeny kompaktní víčkovitý magnetový systém a samočinné těsnění, a to pomocí pružného tlumícího prstence zvoleného pro jeho vibrační-mechanické vlastnosti a rozměrovou stabilitu.

V závislosti na použití může být vyrobena levná stropní obkladová deska zahrnující jádro z pěnové plastické hmoty potažené papírem, který může mít vrstvu z lehké slitinové fólie pro zajištění ohnivzdorncsti desky, přičemž tato deska může být buzena levnými piezoelektrickými budiči. Pomocí desky je dosaženo omezení maximálních úrovní, přičemž toto omezení je více než dostatečné pro personální hlášení, mluvené komentáře a hudební kulisu. Kromě toho je zachováno široké plošné pokrytí.

V případě, že pro uvedené obkladové desky jsou použity kovové nebo uhlíkové vodivé pláště nebo jádra, potom deskové reproduktory mohou být uzemněny za účelem zachování elektromagnetického stínění instalované struktury.

Průmyslová využitelnost

Reproduktor ve formě stropní desky podle vynálezu nevyžaduje rám nebo akustické tlumiče. Celý reproduktorový panel má jednotnou velikost a může být umístěn do žádoucí polohy pouze jako pasivní dekorativní stropní obkladová deska. Akustický panel je relativně lehký, a tudíž nezatěžuje výrazně stropní konstrukci a zjednodušuje instalaci stropu tvořeného těmito panely. Rovněž je možné tento panel udělat ohnivzdorným. Mimoto akustický panel může být ozdoben, nabarven nebo opatřen tapetou tak, aby tento panel se stal

opticky nenápadným, aniž by došlo k zhoršení akustických vlastností panelu.

Kromě toho méně závažná poškození tohoto panelu nezpůsobují zeslabení výkonu panelu ve srovnání s membránovými a kuželovitými reproduktory, které nejsou příliš odolné proti poškození. Rovněž velkou výhodou tohoto akustického panelu je jeho zvuková distribuce. Vysoká míra srozumitelnosti spolu s velkým úhlem pokrytí tohoto panelu vede k tomu, že při typické velkoplošné instalaci je možné dosáhnout výborného akustického výkonu za použití pouze polovičního počtu panelů vzhledem k počtu konvenčních reproduktorů, čímž se znatelně sníží instalační náklady.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zavěšená stropní obkladová deska (36) zahrnující reproduktor (81), vyznačená tím, že zahrnuje prvek (2) , který má schopnost netlumit a šířit vstupní vibrační energii ohybovým vlněním v alespoň jedné funkční ploše probíhající příčně k jeho tloušťce tak, aby měl rezonanční vidy ohybové vibrace distribuované přes uvedenou alespoň jednu plochu a předem stanovené výhodné polohy uvnitř uvedené plochy pro měničový prostředek, a měnič (9) připevněný zcela a výlučně na uvedeném prvku v jedné z uvedených poloh pro vibraci uvedeného prvku k dosažení rezonance tohoto prvku tvořícího akustický zářič, který poskytuje akustický výstup v průběhu jeho rezonance.
2. 2. Zavěšená stropní obkladová deska podle nároku 1, v y- značená t í m, že uvedený prvek (2) obsahuje komůrkové jádro (22) potažené plášti (21) o vysokých modulech.
3. 3. Zavěšená stropní obkladová deska podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že dále zahrnuje pružný závěs (3) uspořádaný při okraji zářiče (2) pro nesení tohoto zářiče v zavěšeném stropním rámu (99).
4. 4. Zavěšená stropní obkladová deska podle nároku 2 nebo

   3 v případě, že tento nárok je závislý na nároku 2, vyznačená tím, že uvedené komůrkové jádro (2) je vyrobeno z pěnové plastické hmoty (97).
5. 5. Zavěšená stropní obkladová deska podle některého z předcházejících nároků, vyznačená tím, že uvedený měnič (9) je tvořen setrvačným vibračním měničem.