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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Schallelemente oder -ausrüstungen, und insbesondere einen Mikro-Planarlautsprecher.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine Schwingmembran eines herkömmlichen Lautsprechers enthält den Spulenleiter aus Aluminiumfolie und hat einen großen Durchmesser, und hat somit eine große Fläche; und eine Größe der Schwingmembran beträgt 20 mm × 20 mm oder mehr. Außerdem wird für die Schwingmembran gewöhnlich eine doppelendige Magnetstruktur verwendet, wodurch die Dicke des Lautsprechers vergrößert wird. Solche Planarlautsprecher haben große Größen und Volumen, die meisten eignen sich für Kopfhörer oder flache supra-aurale Kopfhörer, aber nicht für Einsteck-Ohrhörer, Mobiltelefone oder Tablet-Computer, können aber nicht für viele Einsatzgebiete verwendet werden.
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Daher wird ein verbesserter Mikro-Lautsprecher benötigt, der die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Mikro-Planarlautsprechers, um das Problem der existierenden Lautsprecher mit einer großen Größe und einem großen Volumen zu lösen.
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Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, umfasst ein Mikro-Planarlautsprecher gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Planarmembran mit einer oberseitigen Fläche und einer gegenüberliegenden unterseitigen Fläche; einen oberen und einen unteren Abstandshalter, die an der oberseitigen Fläche bzw. der unterseitigen Fläche der Planarmembran angeordnet sind und jeweils einen Hohlraum definieren, dergestalt, dass ein magnetischer Spalt an der Seitenfläche der Planarmembran gebildet wird; eine obere Platte und eine untere Platte, die auf dem oberen Abstandshalter bzw. unter dem unteren Abstandshalter angeordnet sind; einen oder mehrere Magnete; und eine Leiterplatte. Die Planarmembran umfasst eine Schwingmembran und einen oder mehrere Spulenleiter; der Spulenleiter erstreckt sich auf einer Seitenfläche der Planarmembran und ist mittels einer Klebstoffschicht auf die Schwingmembran gebondet; und entgegengesetzte Enden eines Spulenleiters bilden eine positive bzw. eine negative Elektrode zum elektrischen Verbinden mit der Leiterplatte.
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Bevorzugt ist ein Layout oder eine Struktur des Spulenleiters an die Magnete angepasst und umfasst eine oder mehrere Schwingspulen über die Spulenleiterwicklung; jede Schwingspule entspricht einem Magneten, um eine Klangeinheit zu bilden; der Magnet ist oberhalb oder unterhalb der entsprechenden Schwingspule angeordnet; und der Spulenleiter ist eine durchgehende leitfähige Leitung.
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Bevorzugt hängt das Layout oder die Struktur des Spulenleiters von einer Größe des Lautsprechers ab, und hängt auch von Form, Anzahl, Arrays und Anordnung der Magnete ab; jede Schwingspule enthält eine Schleife oder Sätze paralleler Schleifen der leitfähigen Leitung, und definiert einen Raum innerhalb der einen oder der mehreren Schleifen.
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Bevorzugt ist eine Seite der einen oder der mehreren Schleifen offen, um mit dem Raum verbunden zu sein, wodurch jede Schleife nicht-geschlossen ist und auf derselben Seite offen ist; jede Schleife ist an eine Außenkontur des entsprechenden Magneten darunter und darüber angepasst, und ist um den entsprechenden Magneten herum angeordnet; und der entsprechende Magnet ist auf die Schwingspule ausgerichtet.
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Bevorzugt ist eine erste Schleife einer leitfähigen Leitung in der Schwingspule die innerste Schleife und umschließt den Raum; ein Ende des Spulenleiters ist kontinuierlich gewickelt, um nacheinander alle ersten Schleifen aller Schwingspulen zu bilden, und wickelt des Weiteren nacheinander die äußeren parallelen Schleifen; die äußersten Schleifen erstrecken sich schließlich bis zum anderen, entgegengesetzten Ende des Spulenleiters; und die Schleifen in derselben Schwingspule sind voneinander beabstandet und sind gleichmäßig beabstandet.
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Bevorzugt hat die Schwingspule eine größere Abmessung als der Magnet; die Magnete halten alle N-Pole in Richtung des Spulenleiters ausgerichtet oder halten alle S-Pole in Richtung des Spulenleiters ausgerichtet; die Schwingspule hat die Form eines Buchstaben U entsprechend einem oder mehreren Stabmagneten, oder die Schwingspule hat eine nicht-geschlossene regelmäßige Form oder eine nicht-geschlossene unregelmäßige Form gemäß den Magneten mit regelmäßiger Form oder unregelmäßiger Form.
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Bevorzugt sind die positive Elektrode und die negative Elektrode an entgegengesetzten Enden des Spulenleiters einander gegenüberliegend an einem Rand der Planarmembran angeordnet, und jede hat eine vergrößerte elektrische Fläche zum Vereinfachen der elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte; und die positive Elektrode und die negative Elektrode des Spulenleiters sind auf der oberseitigen Fläche der Planarmembran angeordnet.
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Bevorzugt bestehen die oberen und unteren Platten aus magnetisch leitfähigem Material; es sind Perforationen durch jede Platte vorhanden, um den Durchgang von Luft und Schallwellen zu ermöglichen, und sie stehen mit dem Hohlraum in dem Abstandhalter an derselben Seitenfläche der Planarmembran in Verbindung; und jede Platte hat flache Ober- und Unterseiten.
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Bevorzugt umfasst der Lautsprecher des Weiteren einen Magnetträger; durch den Magnetträger ist ein mittiger Hohlraum definiert, der mit dem Hohlraum in dem Abstandshalter an derselben Seitenfläche der Planarmembran in Verbindung steht, um Luft und Schallwellen durchzulassen; und die Magnete sind parallel in dem mittigen Hohlraum mit einem Raum dazwischen angeordnet und stehen mit der Perforation in der Platte in Verbindung und sind auf diese ausgerichtet; der Magnetträger ist zwischen der oberen Platte und dem oberen Abstandshalter montiert; und die Oberseite des Magnetträgers ist an die Unterseite der oberen Platte gebondet, um ein integrales Stück für eine einfache Montage zu bilden.
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Bevorzugt sind die positive Elektrode und die negative Elektrode des Spulenverbinders jeweils durch einen elastischen Leiter elektrisch mit der Leiterplatte verbunden; und die Leiterplatte hat ein Paar elektrischer Kontakte zum elektrischen Verbinden mit der positiven und der negativen Elektrode.
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Bevorzugt ist das Paar elektrischer Kontakte auf einer Rückseite der Leiterplatte angeordnet; ein positiver Anschluss und ein negativer Anschluss sind auf einer Oberseite der Leiterplatte angeordnet und werden für eine elektrische Verbindung mit einer Schallausrüstung verwendet, in der der Lautsprecher montiert ist; der positive Anschluss und der negative Anschluss sind jeweils elektrisch mit den elektrischen Kontakten verbunden; und die Leiterplatte ist auf der Oberseite der oberen Platte angeordnet.
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Bevorzugt ist in jedem elektrischen Kontakt ein durchplattiertes Loch definiert, um elektrische Leitfähigkeit in dem durchplattierten Loch zu bilden; der positive Anschluss und der negative Anschluss sind jeweils elektrisch mit einem durchplattierten Loch über elektrische Leitungen auf der Oberseite der Leiterplatte verbunden und sind dadurch elektrisch mit dem Paar elektrischer Kontakte auf der Rückseite der Leiterplatte verbunden.
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Bevorzugt sind der positive Anschluss und der negative Anschluss als Lötstellen für eine Lötverbindung konfiguriert, der positive Anschluss und der negative Anschluss werden mit einer Goldplattierung oder Tauchvergoldung behandelt, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern; und der positive Anschluss und der negative Anschluss haben jeweils eine vergrößerte elektrische Fläche zum Erleichtern der elektrischen Verbindung.
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Bevorzugt sind die elektrischen Kontakte jeweils auf die positive Elektrode und die negative Elektrode des Spulenleiters auf der Planarmembran ausgerichtet und ihnen zugewandt; und die entgegengesetzten Enden jedes elastischen Leiters werden jeweils gegen einen elektrischen Kontakt auf der Rückseite der Leiterplatte und eine der positiven und negativen Elektroden des Spulenleiters auf der Planarmembran gedrückt.
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Bevorzugt ist der elastische Leiter eine Druckfeder; die obere Platte und/oder der Magnetträger und/oder der obere Abstandshalter definieren jeweils Haltedurchgangslöcher, in denen die Feder gehalten wird; ein Satz Haltedurchgangslöcher sind aufeinander ausgerichtet, um einen Aufnahmeraum zum Halten einer Feder zu bilden, der sich zwischen einem elektrischen Kontakt und der positiven Elektrode befindet; und der andere Satz Haltedurchgangslöcher sind aufeinander ausgerichtet, um den anderen Aufnahmeraum zum Halten der anderen Feder zu bilden, der sich zwischen dem anderen elektrischen Kontakt und der negativen Elektrode befindet.
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Bevorzugt ist des Weiteren ein Isolierring um die Feder herum angeordnet; der Mikro-Planarlautsprecher umfasst des Weiteren einen Dämpfer auf seiner Oberseite und ein staubdichtes Netz an seiner Unterseite; und der Dämpfer besteht aus einem atmungsaktiven Element.
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Bevorzugt sind in der Leiterplatte Durchgangsperforationen definiert, die mit dem Hohlraum in dem oberen Abstandhalter in Verbindung stehen, um Luft und Schallwellen durchzulassen; die Leiterplatte, die obere Platte, der Magnetträger, der obere Abstandhalter, die Planarmembran, der untere Abstandhalter und die untere Platte werden nacheinander aneinander befestigt; und ein Befestigungsmittel wird durch mehrere aufeinander ausgerichtete Löcher geführt, die in der Leiterplatte, der oberen Platte, der Magnetbaugruppe, dem oberen Abstandhalter, der Planarmembran, dem unteren Abstandhalter bzw. der unteren Platte zur Befestigung angeordnet sind.
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Bevorzugt hat der Mikro-Planarlautsprecher einen Durchmesser von 15 mm oder weniger, und/oder eine Ebenenlänge und -breite von jeweils 15 mm oder weniger, und/oder eine Höhe von 5 mm oder weniger; und der Lautsprecher hat ein Frequenzspektrum von 20 Hz - 40 kHz und 50 Hz - 3 kHz, und hat eine Klangverzerrung von weniger als 1 %; und die Gesamtdicke der Planarmembran kann 10 Mikrometer oder weniger betragen.
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Bevorzugt besteht der Spulenleiter aus Kupfer, und die Schwingmembran besteht aus einem dünnen Film.
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Bevorzugt wird der Spulenleiter aus geglühtem Kupfer oder elektrolytischer Kupferfolie durch Wegätzen hergestellt; und die Schwingmembran wird aus einem PET-Film hergestellt.
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Der Lautsprecher gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind dadurch vorteilhaft, dass: der Mikro-Planarlautsprecher eine gute Klangqualität behalten kann, während er eine kleinere Größe und ein kleineres Volumen hat; der Spulenleiter als eine komplizierte leitfähige Leitung hergestellt werden kann und eine recht kleine Fläche hat, wodurch das Frequenzspektrum erweitert werden kann, so dass eine kleinere Größe der Planarmembran erreicht werden kann; und des Weiteren die positiven und negativen Elektroden des Spulenleiters und die Leiterplatte jeweils über einen elastischen Leiter elektrisch verbunden sind, wodurch die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen ihnen verbessert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, die beides als beispielhaft und nicht als Einschränkung gedacht sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht eines Mikro-Planarlautsprechers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Rückansicht des Mikro-Planarlautsprechers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine Querschnittsansicht des Mikro-Planarlautsprechers entlang der Linie A-A von 1.
- 4 ist eine Querschnittsansicht des Mikro-Planarlautsprechers entlang der Linie B-B von 1.
- 5 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Mikro-Planarlautsprechers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine Vorderansicht einer Leiterplatte des Mikro-Planarlautsprechers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine Rückansicht einer Leiterplatte des Mikro-Planarlautsprechers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Planarmembran des Mikro-Planarlautsprechers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist eine Querschnittsansicht der Planarmembran entlang der Linie C-C mit einer Polaritätsanordnung der Magnete über dem Spulenleiter.
- 10 ist eine Draufsicht auf die Planarmembran mit darüber angeordneten Magneten gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 11 ist eine Draufsicht auf die Planarmembran mit darüber angeordneten Magneten gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 12 ist eine Draufsicht auf die Planarmembran mit darüber angeordneten Magneten gemäß einer dritten Ausführungsform.
- 13 ist eine Seitenansicht des Mikro-Planarlautsprechers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen veranschaulichten beispielhaften Ausführungsformen eingegangen; für ihre Beschreibung werden spezielle Formulierungen verwendet. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Einschränkung des Geltungsbereichs der Erfindung beabsichtigt ist.
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Wie in den 1-10 zu sehen, umfasst ein Mikro-Planarlautsprecher 100, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, eine Planarmembran 10, Abstandshalter 9, 19, Platten 5, 15, Magnete 7, die in einer Trägerstruktur 8 montiert sind, und eine Leiterplatte 3. Ein oberer Abstandshalter 9, zusammen mit einer oberen Platte 5 darauf, ist an einer oberseitigen Fläche 102 der Planarmembran 10 angeordnet und definiert einen Hohlraum 90 über der oberseitigen Fläche 102 der Planarmembran 10, dergestalt, dass ein magnetischer Spalt entsteht. Ein unterer Abstandshalter 19, zusammen mit einer unteren Platte 15 darunter, ist an einer gegenüberliegenden unterseitigen Fläche 103 der Planarmembran 10 angeordnet und definiert ebenfalls einen Hohlraum 90 unter der unterseitigen Fläche 103 der Planarmembran 10, dergestalt, dass ein weiterer Magnetspalt entsteht. In mindestens einen Hohlraum 90 an der Seitenfläche 102/103 sind Magnete 7 eingesetzt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Magnet 7 in den Hohlraum 90 oberhalb der oberseitigen Fläche 102 der Planarmembran 10 eingesetzt und wird zwischen der oberen Platte 5 und dem oberen Abstandshalter 9 montiert. Die Leiterplatte 3 wird auf der oberen Platte 5 angeordnet. Die Leiterplatte 3, die obere Platte 5, die Magnetträgerstruktur 8, der obere Abstandhalter 9, die Planarmembran 10, der untere Abstandhalter 19 und die untere Platte 15 werden nacheinander aneinander befestigt. Zum Beispiel kann ein Befestigungsmittel durch mehrere aufeinander ausgerichtete Löcher 105 geführt werden, die in der Leiterplatte 3, der oberen Platte 5, der Magnetträgerstruktur 8, dem oberen Abstandshalter 9, der Planarmembran 10, dem unteren Abstandshalter 19 bzw. der unteren Platte 15 zur Befestigung ausgebildet sind. In dieser Ausführung verlaufen zwei Schrauben 14 als Befestigungsmittel durch die aufeinander ausgerichtete Löcher 105, die jeweils in den oben genannten Elementen ausgebildet sind, und das Ende jeder Schraube 14 wird über eine Mutter 12 gesichert. Der Mikro-Planarlautsprecher 100 umfasst außerdem einen Dämpfer 16 auf seiner Oberseite und ein staubdichtes Netz 13 auf seiner Unterseite. Der Dämpfer 16 besteht aus einem atmungsaktiven Element, um den Frequenzgang und die Tonwiedergabe des Lautsprechers 100 zusätzlich zu verbessern. Elastische Verbinder, wie zum Beispiel ein Paar Federn 4, stellen eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 3 und der Planarmembran 10 her.
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Der Mikro-Planarlautsprecher 100 wird gemäß den Anforderungen der verwendeten Schallvorrichtungen geformt und konfiguriert, zum Beispiel in Form eines Quadrats, eines Rings, einer Ellipse oder anderes. Die Planarmembran 10, die Abstandshalter 9, 19, die Platten 5, 15, die Magnetträgerstruktur 8 und die Leiterplatte 3 sind entsprechend gemäß dem Mikro-Planarlautsprecher 100 geformt und konfiguriert. Zahlreiche alternative Anordnungen werden ebenfalls als geeignet erachtet; dazu gehören unregelmäßig geformte Mikro-Planarlautsprecher sowie die Planarmembran 10, die Abstandshalter 9, 19, die Platten 5, 15, die Magnetträgerstruktur 8 und die Leiterplatte 3.
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Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Planarmembran 10, die Abstandshalter 9, 19, die Platten 5, 15, die Magnetträgerstruktur 8 und die Leiterplatte 3 kreisförmig und werden aneinander befestigt, um einen kreisförmigen Planarlautsprecher 100 zu bilden.
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Wir bleiben bei den 8-10. Die Planarmembran 10 in dieser Ausführung umfasst eine Schwingmembran 1 und einen Spulenleiter 2. Der Spulenleiter 2 ist über eine Klebstoffschicht 11 an eine Oberseite der Schwingmembran 1 gebondet, und zwar an die oberseitige Fläche 102 der Planarmembran 10 gebondet; und die entgegengesetzten Enden bilden eine positive Elektrode 17 und eine negative Elektrode 18 auf der oberseitigen Fläche 102. Der Spulenleiter 2 wird bevorzugt aus Kupfer hergestellt, zum Beispiel aus geglühtem Kupfer oder elektrolytischer Kupferfolie. Der Spulenleiter 2 wird zum Beispiel aus weichem Kupfer mit einer Dicke von 5 Mikrometern hergestellt. Die Schwingmembran 1 besteht aus einem dünnen Film. In einer bevorzugten Ausführung wird die elektrolytische Kupferfolie mit der Klebeschicht 11 beschichtet und wird dann auf den dünnen Film aufgebracht, wobei die Planarmembran 10 durch Laserätzen erhalten wird. Es kann ein Spulenleiter 2 mit einer Leitungsbreite von 0,06 mm erreicht werden, und aus weichem Kupfer kann mittels einer Mikroätz- oder Laserätztechnik sogar eine minimale Leitungsbreite von 0,01 mm erreicht werden, weil diese Technik von der Materialstabilität des Kupfers profitiert. Dadurch werden, dank einer solch dünnen Leitungsbreite des Spulenleiters 2, die Flächen des Spulenleiters 2 verkleinert, ein Durchmesser einer kreisförmigen Planarmembran 10 und eines kreisförmigen Planarlautsprechers 100 kann auf 15 mm oder weniger reduziert werden, und somit kann ein Mikrolautsprecher erhalten werden.
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Bevorzugt wird die Schwingmembran 1 aus einem PET-Film hergestellt, zum Beispiel aus einem PET-Film mit einer Dicke von 2 Mikrometern. Der PET-Film ist ultradünn, was für niederfrequentere Schwingungen des Lautsprechers 100 vorteilhaft ist und so das Frequenzspektrum vergrößert und auch die Tonwiedergabe verbessern kann, wodurch ein vollerer und lebensechterer Klang erhalten wird. Der PET-Film besitzt eine gute Zähigkeit und eine hohe Zugfestigkeit, um der Membran 10 eine stabile Spannung zu verleihen, was dem Lautsprecher eine gute Leistung verleiht. Die Planarmembran 10 kann mit einer Gesamtdicke von weniger als 10 Mikrometern hergestellt werden. Zum Beispiel wird die Schwingmembran 1 mit einem PET-Film mit einer Dicke von 2 Mikrometern verwendet, und die Klebeschicht 11 hat eine Dicke von 2-3 Mikrometern. Der leichtere und dünnere Spulenleiter 2 und die Schwingmembran 1 der vorliegenden Erfindung verbessern die Schwingungen und den Klang der Planarmembran 10 und verbreitern das Frequenzspektrum. Der Lautsprecher 100 der vorliegenden Erfindung hat ein Frequenzspektrum von 20 Hz - 40 kHz und 50 Hz - 3 kHz und weist eine Klangverzerrung von weniger als 1 % auf.
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Der Spulenleiter 2 ist eine durchgehende leitfähige Leitung, die mittels eines Ätzverfahrens eine vordefinierte Struktur aus geglühtem Kupfer oder elektrolytischer Kupferfolie gemäß den Magneten 7 bildet. Eine Gesamtlänge und eine Leitungsbreite des durchgehenden Spulenleiters 2 werden durch eine Impedanz des Planarlautsprechers 100 und eine Dicke des geglühten Kupfers oder der elektrolytischen Kupferfolie bestimmt. Ein Layout oder eine Struktur des Spulenleiters 2 hängt von der Größe des Mikro-Planarlautsprechers in den Schallausrüstungen ab, und hängt auch von den Magneten 7 einschließlich der Form, Anzahl, Arrays und Anordnungen der Magnete 7 ab. Der Spulenleiter 2 bildet Schwingspulen 20 mit einer Struktur und einer Anordnung, die jeweils einem Magneten 7 entsprechen. Jede Schwingspule 20 enthält eine Schleife oder Sätze paralleler Schleifen 23 von leitfähigen Leitungen über die Wicklung des Spulenleiters 2 und definiert einen Raum 22 mittig innerhalb der einen oder der mehreren Schleifen 23 der leitfähigen Leitung. Bevorzugt ist eine Seite der einen oder der mehreren Schleifen 23 zu dem Raum 22 hin offen, das heißt, keine Schleife 23 ist geschlossen. Die erste Schleife 23 der leitfähigen Leitung in der Schwingspule 20 ist die innerste Schleife und umschließt den Raum 22. Ein Ende des Spulenleiters 2 ist kontinuierlich gewickelt, um nacheinander alle ersten Schleifen 23 aller Schwingspulen 20 zu bilden, und wickelt des Weiteren nacheinander die äußeren parallelen Schleifen 23. Die äußersten Schleifen 23 erstrecken sich schließlich bis zum anderen entgegengesetzten Ende des Spulenleiters 2. Die Schleifen 23 der leitfähigen Leitung sind voneinander beabstandet, und sind bevorzugt gleichmäßig beabstandet. Der Spulenleiter 2 bildet eine oder mehrere Schwingspulen 20 gemäß der Anzahl und Anordnung der Magnete 7. Jede Schwingspule 20 entspricht einem Magneten 7 und bildet zusammen eine Schalleinheit, und der entsprechende Magnet 7 ist oberhalb oder unterhalb der Schwingspule 20, bevorzugt mittig parallel und ausgerichtet, angeordnet. Der entsprechende Magnet 7 wird über oder unter dem Raum 22 der Schwingspule 20 positioniert. Jede Schleife 23 der leitfähigen Leitung ist an eine äußere Kontur des Magneten 7 und um den Magneten 7 herum angepasst. Bevorzugt hat die Schwingspule 20 eine größere Abmessung als der Magnet 7, so dass die äußerste Schleife 23 der leitfähigen Leitung um die äußere Kontur des Magneten 7 herum verläuft. Es auch eine gleiche oder eine kleinere Abmessung der Schwingspule 20 relativ zu dem Magneten 7 verwendet werden. Die Magnete 7 halten alle N-Pole in Richtung des Spulenleiters 2 ausgerichtet oder alle S-Pole in Richtung des Spulenleiters 2 ausgerichtet. Der Mikro-Planarlautsprecher 100 kann eine oder mehrere Schalleinheiten umfassen. Die Empfindlichkeit des Mikro-Planarlautsprechers 100 verhält sich proportional zur Anzahl der Schalleinheiten, der Abmessung der Magnete 7, zum Magnetfeld und zur Anzahl der Schleifen. Die Schleifen 23 sind an einer Seite offen.
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Die beiden entgegengesetzten Enden des Spulenleiters (oder der leitfähigen Leitung) 2 erstrecken sich so, dass die positive Elektrode 17 und die negative Elektrode 18 gebildet werden. Die beiden Elektroden 17, 18 sind bevorzugt einander gegenüber angeordnet, und jede hat eine vergrößerte elektrische Fläche, um die elektrische Verbindung mit der Leiterplatte 3 über die Feder 4 zu erleichtern. Des Weiteren sind die positive Elektrode 17 und die negative Elektrode 18 bevorzugt am Rand der Planarmembran 10 auf der oberseitigen Fläche 102 angeordnet, was ebenfalls die elektrische Verbindung erleichtert.
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In einer ersten Ausführungsform, wie in den 8-10 gezeigt, ist der Spulenleiter 2 so angeordnet, dass drei Schwingspulen 20 in Form des Buchstaben U gebildet werden, die jeweils auf drei Stabmagnete 7 ausgerichtet sind, wobei die Form, Anzahl und Anordnung der Schwingspulen 20 an die Magnete 7 angepasst sind und diesen entsprechen. Der Leiter 2 bildet auch periphere Leiterbahnen 21 entlang des Randes der Membran 10 zum kontinuierlichen Wickeln der Schwingspulen 20. In dieser Ausführungsform enthält jede Schwingspule 20 zum Beispiel sieben Schleifen der leitfähigen Leitung, wobei die Oberseite offen ist, so dass die Form eines Buchstaben U entsteht. Jeder Magnet 7 bedeckt den Raum 22 von oben und hat eine Breite und eine Länge, die kleiner sind als die des Spulenleiters 2. Jede offene Schleife 23 hat die Form eines Buchstaben U.
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In einer zweiten Ausführungsform, wie in 11 gezeigt, ist der Spulenleiter 2 so angeordnet, dass zwei Schwingspulen 20 gebildet werden, die jeweils mehrere offene und parallele Schleifen 23 in einer Kreisform aufweisen, die jeweils auf zwei zylindrische Magnete 7 ausgerichtet sind. Jede Schwingspule 20 definiert einen mittigen Raum 22. Jeder Magnet 7 bedeckt den mittigen Raum 22 des Spulenleiters 2 von oben. Entgegengesetzte Enden des durchgehenden Spulenleiters 2 erstrecken sich zu der positiven Elektrode 17 und der negativen Elektrode 18, die vergrößerte elektrische Flächen aufweisen.
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In einer dritten Ausführungsform, wie in 12 gezeigt, ist der Spulenleiter 2 so angeordnet, dass er eine Schwingspule 20 mit mehreren parallelen, nicht-geschlossenen Schleifen 23 in einer quadratischen Form bildet, die auf einen quadratischen Magneten 7 ausgerichtet sind. Die Schwingspule 20 definiert einen mittigen Raum 22. Der Magnet 7 bedeckt den mittigen Raum 22 des Spulenleiters 2 von oben. Der Spulenleiter 2 ist kontinuierlich gewickelt, um die Schwingspule 20 und die peripheren Leiterbahnen 21 zu bilden. Entgegengesetzte Enden des durchgehenden Spulenleiters 2 erstrecken sich zu der positiven Elektrode 17 und der negativen Elektrode 18 am Rand der Planarmembran 10 mit jeweils einer vergrößerten elektrischen Fläche.
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Die oberen und unteren Abstandhalter 9, 19 sind kreisförmig, obgleich die Form nicht auf die Kreisform beschränkt ist und an die Form und Größe des Lautsprechers 100 angepasst ist, und durch die Mitte jedes Abstandhalters 9, 19 hindurch ist der Hohlraum 90 definiert. Die beiden Abstandshalter 9, 19 bestehen aus isolierendem Material und dienen zur Befestigung der Planarmembran 10 und bilden über den Hohlraum 90 hinweg an beiden Seitenflächen der Planarmembran 10 einen magnetischen Spalt. Die Abstandhalter 9, 19 bestehen bevorzugt aus Glasfaser, wie zum Beispiel Glasfaserplatten mit hoher mechanischer Festigkeit. Die Planarmembran 10 wird zwischen die oberen und unteren Abstandshaltern 9 und 19 gebondet und behält so ihre Ebenheit wie auch und eine gewisse Spannung dank der hohen mechanischen Festigkeit der Abstandshalter 9, 19, was der Planarmembran 10 einen stabilen und gleichmäßigen Frequenzgang sichert.
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Die oberen und unteren Platten 5, 15 sind kreisförmig, obgleich die Form nicht auf die Kreisform beschränkt ist und an die Form und Größe des Lautsprechers 100 angepasst ist, und durch jede Platte 5, 15 hindurch sind Perforationen 51 ausgebildet, um Luft und Schallwellen durchzulassen. Die Perforationen 51 stehen mit dem Hohlraum 90 in Verbindung. Die oberen und unteren Platten 5, 15 bestehen aus magnetisch leitfähigem Material wie zum Beispiel Eisen, einer Metalllegierung oder dergleichen und können: (a) einen Montagehalter für die Magnete bereitstellen, (b) die Magnetkreise zwischen den Platten 5, 15 schließen, und (c) eine flache Oberfläche zur weiteren Befestigung der Membran 10 bereitstellen.
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Es können mehrere Stabmagnete 7 verwendet und auf die Schwingspulen des Spulenleiters 2 ausgerichtet werden. In einer beispielhaften Veranschaulichung in 5 werden drei Stabmagnete 7 verwendet. Die Stabmagnete 7 sind in dem Magnetträgerstruktur 8 montiert. Der Magnetträger 8 ist in dieser Ausführungsform kreisförmig, ist aber nicht auf kreisförmig beschränkt, und entspricht der Form und Größe des Lautsprechers 100. Durch ihn hindurch ist ein mittiger Hohlraum 82 definiert, der zwischen dem Hohlraum 90 in dem oberen Abstandshalter 9 und der Perforation 51 in der oberen Platte 5 eine Verbindung herstellt. Die Stabmagnete 7 sind parallel in dem Hohlraum 82 angeordnet, wobei zwischen den Stabmagneten 7 oder zwischen dem Stabmagnet und der Innenwand des Magnetträgers 8 ein Raum 84 vorhanden ist. Der Raum 84 steht mit der Perforation 51 in der oberen Platte 5 in Verbindung und ist auf diese ausgerichtet, um Luft und Schallwellen durchzulassen. Die Innenwand des Hohlraums 82 bildet Befestigungsnuten 85 zum Montieren der Magnete 7. Entgegengesetzte Enden jedes Stabmagneten 7 sind in einem Paar gegenüberliegender Befestigungsnuten 85 montiert. Die Magnetträgerstruktur 8 wird zwischen der oberen Platte 5 und dem oberen Abstandshalter 9 eingefügt. Bevorzugt wird die Oberseite der Magnetträgerstruktur 8 an die flache Unterseite der oberen Platte 5 gebondet, um ein integrales Stück für eine einfache Montage zu bilden. Der Stabmagnet 7 kann auch mit seiner Oberseite an die flache Unterseite der oberen Platte 5 gebondet werden, und seine Unterseite kann sich zu dem Hohlraum 90 über der oberseitigen Fläche 102 der Planarmembran 10 erstrecken. Der Magnetträger 8 dient zu der Befestigung der Magnete 7.
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3-5 veranschaulichen einen einendigen Flachmagnetlautsprecher 100, bei dem nur eine (obere) Seitenfläche der Planarmembran 10 mit den Magneten 7 versehen ist. Es ist kein Magnet 7 zwischen der Planarmembran 10 und der unteren Platte 15 angeordnet. Der Spulenleiter 2 ist nur an derselben Seitenfläche der Planarmembran 10 angeordnet, und nicht an beiden Seitenflächen. Die Magnete 7 sind über der Seitenfläche, auf der der Spulenleiter 2 verläuft und gebondet ist, angeordnet und sind dem Spulenleiter 2 mit den gleichen Polen zugewandt. Der einendige Flachmagnetlautsprecher 100 kann die Materialkosten senken, die Montage erleichtern und den Lautsprecher dünner und leichter machen.
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Die Leiterplatte 3 in einer Kreisform wird auf der oberen Platte 5 angeordnet und definiert Durchgangsperforationen 37, die auf die Perforationen 51 in der oberen Platte 5 ausgerichtet sind, um Luft und Schallwellen durchzulassen. Ein positiver Anschluss 31 und ein negativer Anschluss 32 sind auf einer Oberseite 35 der Leiterplatte 3 angeordnet und werden für die elektrische Verbindung mit der Schallausrüstung, in der der Lautsprecher 100 montiert ist, verwendet; und der positive Anschluss 31 und der negative Anschluss 32 sind bevorzugt als Lötstellen für die Lötverbindung konfiguriert und können besonders bevorzugt goldplattiert oder tauchvergoldet werden, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Ein Paar elektrischer Kontakte 33 sind auf einer Rückseite 36 der Leiterplatte 3 angeordnet, und ein durchplattiertes Loch 34 ist in jedem Kontakt 33 durch die Dicke der Platte 3 hindurch definiert, über das der Kontakt 33 elektrisch mit der Innenwand und den äußeren Rändern des durchplattierten Lochs 34 verbunden ist. Der positive Anschluss 31 und der negative Anschluss 32 sind jeweils mit einem durchplattierten Loch 34 über elektrische Leitungen 38 auf einer Oberseite 35 der Leiterplatte 3 verbunden und sind dadurch elektrisch mit dem Paar elektrischer Kontakte 33 auf der Rückseite 36 der Leiterplatte 3 verbunden. Das Paar elektrischer Kontakte 33 ist auf die positive Elektrode 17 und die negative Elektrode 18 der Planarmembran 10 ausgerichtet und ihnen zugewandt. Die elektrischen Leitungen 38 werden durch eine leitfähige Folie oder durch einen Ätz- oder Druckprozess gebildet, wobei jede dieser Leitungen eine Fläche aufweist, die die Anschlüsse 31, 32 und das durchplattierte Loch 34 enthält, um eine elektrische Verbindung herzustellen.
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Zwei Federn 4 werden für die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 3 und der Planarmembran 10 verwendet. Eine Feder 4 wird verwendet, um die negative Elektrode 18 des Spulenleiters 2 mit dem negativen Anschluss 32 der Leiterplatte 3 elektrisch zu verbinden, und die andere Feder 4 wird verwendet, um die positive Elektrode 17 des Spulenleiters 2 mit dem positiven Anschluss 31 der Leiterplatte 3 elektrisch zu verbinden. Die Feder 4 kann eine Druckfeder, eine Blattfeder, ein Federteller oder dergleichen sein. Es kann auch ein anderen elastischer Leiter anstelle der Feder verwendet werden. Entgegengesetzte Enden des elastischen Leiters werden jeweils elastisch gegen die Rückseite 36 und die Oberseitenfläche 102 der Planarmembran 10 gedrückt. In einer detaillierten Ausführungsform werden entgegengesetzte Enden einer Feder 4 gegen einen elektrischen Kontakt 33 der Leiterplatte 3 bzw. die positive Elektrode 17 des Spulenleiters 2 gedrückt, wodurch eine positive elektrische Verbindung von der positiven Elektrode 17 zu dem positiven Anschluss 31 über die elektrische Leitung 38 und das durchplattierte Loch 34 von einem Kontakt 33 aus gebildet wird. Und entgegengesetzte Enden der anderen Feder 4 werden gegen den anderen elektrischen Kontakt 33 der Leiterplatte 3 bzw. die negative Elektrode 18 des Spulenleiters 2 gedrückt, wodurch eine negative elektrische Verbindung von der negativen Elektrode 18 zu dem negativen Anschluss 32 über die elektrische Leitung 38 und das durchplattierte Loch 34 von dem anderen Kontakt 33 aus gebildet wird. Besonders bevorzugt ist die Feder 4 eine zusammendrückbare Spiralfeder. Die Feder 4 kann mittels Goldplattierung oder Tauchvergoldung behandelt werden, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Eine zuverlässige elektrische Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die Druckfeder mit beiden Enden fest jeweils an den Kontakten und den entsprechenden Elektroden anliegt, selbst wenn die Membran 10 schwingt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform definieren die obere Platte 5, der Magnetträger 8 und der obere Abstandshalter 9 jeweils Haltedurchgangslöcher 53, 83, 93, um die Feder 4 darin zu halten. Ein Satz Haltedurchgangslöcher 53, 83, 93 sind aufeinander ausgerichtet, um einen Aufnahmeraum 41 zum Aufnehmen einer Feder 4 zu bilden, der sich zwischen einem Kontakt 33 und der positiven Elektrode 17 befindet. Ein weiterer Satz Haltedurchgangslöcher 53, 83, 93 sind aufeinander ausgerichtet, um einen weiteren Aufnahmeraum 42 zum Aufnehmen einer weiteren Feder 4 zu bilden, der sich zwischen dem anderen Kontakt 33 und der negativen Elektrode 18 befindet.
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Besonders bevorzugt wird außerdem ein Isolierring 6, wie zum Beispiel ein Kunststoffring, in dem Aufnahmeraum 41, 42 zum Befestigen und Führen der Feder 4 angeordnet. Der Isolierring 6 wird über die Feder 4 geschoben und kann einen Kurzschluss zwischen der Feder 4 und der Platte 5 oder dem Magnetträger 8 verhindern. Der Magnetträger 8 besteht aus elektrisch leitfähigen Materialien, wie zum Beispiel Stahl.
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Der Dämpfer 16 eines atmungsaktiven Elements wird gemäß dem gewünschten Frequenzgang des Lautsprechers 100 in der Schallausrüstung verwendet. Das staubdichte Netz 13 soll verhindern, dass Staub von außen in den Lautsprecher eindringt und somit dessen Klangcharakter beeinträchtigt. Das Netz 13 besteht aus einem Nylonnetz mit 50-100 Maschen und ist an die untere Platte 15 gebondet, um die Perforationen 51 abzudecken.
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Wie in 13 zu sehen, hat der beispielhafte Planarlautsprecher 100 zusammen, einschließlich der Schraube 14 und der Mutter 12, eine Höhe von 35,33 mm, und die Höhe der Leiterplatte 3, der Platte 5, 15, des Magnetträgers 8, des Abstandshalters 9, 19 und der Planarmembran 10 beträgt zusammen 25,58 mm, und der Durchmesser des Lautsprechers beträgt 106,5 mm. In einem anderen Beispiel ist der Planarlautsprecher 100 kreisförmig mit einem Durchmesser von 14,2 mm; wobei die Leiterplatte 3, die obere Platte 5, der Magnetträger 8 und die untere Platte 15 jeweils eine Höhe von 0,6 mm haben; die Abstandshalter 9, 19 jeweils eine Höhe von 0,5 mm haben; die Planarmembran 10 eine Dicke von 0.01 mm hat, die Mutter 16 eine Höhe von 0,8 mm hat, die Kappe der Schraube 14 eine Höhe von 0,5 mm hat, wodurch ein Mikro-Planarlautsprecher mit einer Gesamthöhe von 4,71 mm erreicht wird, der für Schallvorrichtungen wie In-Ohr-Kopfhörer, Mobiltelefone und Tablet-Computer geeignet ist. Der Mikro-Planarlautsprecher 100 der vorliegenden Erfindung kann einen Durchmesser von weniger als 15 mm und sogar weniger als 10 mm, eine Ebenenlänge und -breite von jeweils weniger als 15 mm und sogar weniger als 10 mm, und eine Höhe von weniger als 5 mm erreichen.
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Der Lautsprecher 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insofern vorteilhaft, als der Spulenleiter 2 aus weichem Kupfer oder elektrolytischem Kupfer mit guter Materialstabilität besteht, mit einer komplizierten leitfähigen Leitung hergestellt werden kann und eine recht kleine Fläche hat, wodurch das Frequenzspektrum erweitert werden kann, so dass eine geringere Größe der Planarmembran 10 erreicht werden kann. Darüber hinaus verwendet der Planarlautsprecher 100 in dieser Ausführungsform einen einendigen Magnetkreis, um dünner und leichter zu werden, um die Fertigungs- und Montageeffizienz zu verbessern und auch die Fertigungs- und Materialkosten zu senken. Die positiven und negativen Elektroden 17, 18 des Spulenleiters 2 und die positiven und negativen Anschlüsse 31, 32 der Leiterplatte 3 sind jeweils über Druckfedern 4 und elektrische Leitungen 38 auf der Leiterplatte 3 elektrisch verbunden, um eine positive und eine negative elektrische Verbindung zu bilden. Die elektrische Verbindung wird von der Rückseite 36 zu der Oberseite 35 der Leiterplatte 3 über durchplattierte Löcher 34 übertragen, und die positiven und negativen Anschlüsse 31, 32 der Leiterplatte 3 bilden bevorzugt Lötpunkte in einer solchen Weise, dass die Montage und die elektrische Verbindung des Lautsprechers in der Schallausrüstung erleichtert werden und insbesondere die elektrische Verbindung durch Löten erleichtert wird, um so die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zu verbessern. Der Mikro-Planarlautsprecher 100 der vorliegenden Erfindung kann eine gute Klangqualität bei gleichzeitig geringerer Größe und kleinerem Volumen realisieren und eignet sich für Schallausrüstungen wie Einsatzkopfhörer, Mobiltelefone oder Tablet-Computer, die einen Mikro-Lautsprecher benötigen.
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Der Fachmann, der in den Genuss dieser Offenbarung kommt, kann nun zahlreiche weitere Modifizierungen an, und Abweichungen von, den im vorliegenden Text offenbarten konkreten Vorrichtungen und Techniken vornehmen, ohne von den erfinderischen Konzepten abzuweichen. Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen und alternativen Anordnungen nur die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die vorliegende Erfindung wurde somit nun in den Zeichnungen gezeigt und oben vollständig, konkret und detailliert in Verbindung mit dem beschrieben, was derzeit als die praktikabelsten und bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird. Dennoch leuchtet dem Durchschnittsfachmann ein, dass zahlreiche Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne von den im vorliegenden Text dargelegten Prinzipien und Konzepten, die unter das Wesen und den Schutzumfang der Erfindung fallen, abzuweichen. Die oben dargelegte Offenbarung soll nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken, der allein durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.