TWI385641B - 發聲裝置 - Google Patents

Description

發聲裝置

本發明涉及一種發聲裝置，尤其涉及一種基於熱聲效應的熱致發聲裝置。

發聲裝置包括一產生聲波的發聲元件，該發聲裝置在接收到一外部訊號後驅動所述發聲元件發出聲波。先前的發聲元件，如電動式、靜電式及壓電式，大都採用振膜振動發出聲音，而振膜的振動需要一驅動裝置，因此先前的發聲裝置結構較為複雜。

範守善等人於2008年10月29日公開了一種熱致發聲裝置，該熱致發聲裝置採用一熱致發聲元件。請參見文獻“Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，Fan et al., Nano Letters, Vol.8 (12), 4539-4545 (2008)。該熱致發聲元件利用熱聲原理，採用具有極大比表面積及極小單位面積熱容的奈米碳管結構所製成。該奈米碳管結構通過至少二電極接收到一外部訊號後，與周圍介質迅速發生熱交換，從而改變周圍介質的密度而發出聲波，且該聲波的強度與發聲頻率均在人耳所能感知的範圍。

然而，該熱致發聲元件在與周圍介質分子發生熱交換的過程中，會產生熱輻射，從而使所述熱致發聲裝置的溫度過高，從而影響所述熱致發聲裝置的使用。

有鑒於此，提供一種具有散熱功能的熱致發聲裝置實為必要。

一種熱致發聲裝置，其包括：一熱致發聲元件、至少一第一電極及至少一第二電極。該第一電極及第二電極平行間隔設置且與所述熱致發聲元件電連接。所述熱致發聲裝置還進一步包括一散熱裝置。該散熱裝置與所述熱致發聲元件相對且間隔設置。

一種熱致發聲裝置，其包括：一熱致發聲元件；複數個第一電極及複數個第二電極平行且交替間隔設置，所述熱致發聲元件鋪設並電連接於所述複數個第一電極及複數個第二電極。所述熱致發聲裝置還包括一散熱裝置，所述熱致發聲元件與所述散熱裝置間隔設置，所述散熱裝置包括一基座、複數個熱管以及複數個散熱片，所述熱管固定於所述基座，所述複數個散熱片平行等間距固設於所述複數個熱管。

與先前技術相比較，所述熱致發聲裝置在所述熱致發聲元件的一側設有一散熱裝置。該散熱裝置吸收所述熱致發聲元件所散發出的熱量，並將所吸收的熱量散發到外界，從而降低所述熱致發聲裝置工作時的環境溫度，提高了該熱致發聲裝置的使用壽命以及工作效率。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例的熱致發聲裝置。

請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例提供一種熱致發聲裝置10包括一訊號輸入裝置12、一熱致發聲元件14、一第一電極142、一第二電極144、兩個支撐體16以及一散熱裝置18。其中，該熱致發聲元件14通過兩個支撐體16設置在散熱裝置18上並與散熱裝置18之間形成一間距，而該訊號輸入裝置12通過導線149等與設置在該熱致發聲元件14上的第一電極142和第二電極144連接。以下針對該發聲裝置10的各個元件的具體結構作簡要說明。

所述散熱裝置18包括一基座185以及複數個散熱片188。在本實施例中，所述基座185為一平板結構，其包括一第一表面184以及一與第一表面184相對的第二表面186。

所述基座185可由導熱性能良好且對遠紅外線吸收較弱的材料如金屬銅、鋁等製成。所述基座185的面積可以根據實際需要設置，只要不小於所述熱致發聲元件14的面積即可。例如，所述基座185可以為銅板；優選地，銅板的厚度可以在1毫米~5毫米範圍內，這樣設置，既可以滿足發聲裝置10整體的散熱要求，又可以降低發聲裝置10整體的尺寸如厚度從而使發聲裝置10輕型化，而且可以通過控制銅板的厚度來降低發聲裝置10整體的成本。由於本實施例中採用對遠紅外線吸收較弱的銅板製作基座185，所述熱致發聲元件14在工作時散發出的遠紅外線不會全部被基座185吸收，從而使得基座185不會因為吸熱過多造成溫度過高。

所述散熱裝置18還包括複數個散熱片188，所述複數個散熱片188設置於基座185的第二表面186。所述散熱片188為金屬片，所述金屬材料為金、銀、銅、鐵、鋁中的一種或幾種的合金。本實施例中，所述散熱片188為厚度為0.5毫米~1毫米的銅片。所述複數個散熱片188可以通過螺栓或者焊接的方式固定於所述基座185的第二表面186。所述散熱片188也可以與所述基座185一體成型，從而形成於所述第二表面186。所述散熱片188可以將所述熱致發聲元件14在工作時散發出來的熱量散發到外界環境中。

所述支撐體16間隔設置於所述基座185的第一表面184，對所述熱致發聲元件14提供支撐。所述支撐體16可以通過絕緣膠粘附於所述第一表面184，也可以通過螺栓固定於所述基座185的第一表面。所述支撐體16的形狀不限，任何具有確定形狀的物體，只要該物體能夠支撐所述熱致發聲元件14，均可作為本發明第一實施例中的支撐體16。支撐體16的材料為絕緣絕熱材料，可以為一硬性材料，如金剛石、玻璃或石英。所述支撐體16的材料還可為一柔性材料，如塑膠或樹脂。當所述熱致發聲元件14的面積增大時，可以在所述散熱裝置18的表面平行等間隔設置複數個支撐體16。本實施例中，所述的支撐體16為長方體，且採用石英製成。定義圖1中複數個散熱片188排列的方向為所述熱致發聲元件14的長度方向，圖1中的複數個散熱片188排列的方向為支撐體16的寬度方向，支撐體16的長度大於等於所述熱致發聲元件14的寬度，這樣可以保證所述熱致發聲元件14穩定地設置在所述支撐體16。

所述熱致發聲元件14平行於基座185，鋪設於所述支撐體16。所述熱致發聲元件14的面積與所述基座的第一表面184的面積相當。所述熱致發聲元件14通過支撐體16提供支撐，並與所述基座185的第一表面184間隔相對。所述發聲元件14可以通過粘結劑固定於支撐體16。所述熱致發聲元件14為利用熱聲原理發聲的熱致發聲元件。該熱致發聲元件14具有較大的比表面積及較小的熱容，一般地，所述熱致發聲元件14的單位面積熱容小於2×10^-4 焦耳每平方厘米開爾文。優選地，所述熱致發聲元件14為由複數個奈米碳管形成的奈米碳管結構，且該奈米碳管結構的單位面積熱容為1.7×10^-6 焦耳每平方厘米開爾文。

所述奈米碳管結構為層狀、線狀或其他形狀，且具有較大的比表面積。該奈米碳管結構包括至少一奈米碳管膜、至少一奈米碳管線狀結構或其組合。具體地，所述奈米碳管結構可包括複數個平行且無間隙鋪設或/和重疊鋪設的奈米碳管膜。所述奈米碳管結構可包括複數個平行設置、交叉設置或按一定方式編織的奈米碳管線狀結構。所述奈米碳管結構也可包括至少一奈米碳管線狀結構設置在所述至少一奈米碳管膜表面。所述複數個奈米碳管線狀結構可平行設置、交叉設置或按一定方式編織設置在所述奈米碳管膜表面。所述奈米碳管結構的厚度（線狀結構時即為直徑）為0.5奈米~1毫米。優選地，該奈米碳管結構的厚度為0.5微米。所述奈米碳管結構的單位面積熱容可小於2×10^-4 焦耳每平方厘米開爾文。優選地，所述奈米碳管結構的單位面積熱容為1.7×10^-6 焦耳每平方厘米開爾文。所述奈米碳管結構中的奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或多種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，所述雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~50奈米，所述多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。

所述奈米碳管膜包括均勻分佈的奈米碳管，奈米碳管之間通過凡德瓦爾力緊密結合。該奈米碳管膜中的奈米碳管為無序或有序排列。所謂無序係指奈米碳管的排列方向無規則。所謂有序係指奈米碳管的排列方向有規則。具體地，當奈米碳管結構包括無序排列的奈米碳管時，奈米碳管相互纏繞或者各向同性排列；當奈米碳管結構包括有序排列的奈米碳管時，奈米碳管沿一個方向或者複數個方向擇優取向排列。

所述奈米碳管膜包括奈米碳管拉膜、奈米碳管碾壓膜、奈米碳管絮化膜及長奈米碳管膜中的一種或多種。所述奈米碳管拉膜中包括複數個大致平行的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。所述奈米碳管碾壓膜包括均勻分佈的奈米碳管，奈米碳管各向同性，沿同一方向或不同方向擇優取向排列。奈米碳管絮化膜包括相互纏繞的奈米碳管。所述奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引、纏繞，形成網路狀結構。所述奈米碳管膜各向同性。所述奈米碳管膜中的奈米碳管為均勻分佈，無規則排列，形成大量的微孔結構，微孔孔徑大約小於10微米。所述長奈米碳管膜包括複數個擇優取向排列的奈米碳管。所述複數個奈米碳管之間相互平行，並排設置且通過凡德瓦爾力緊密結合。所述複數個奈米碳管具有大致相等的長度，且其長度可達到毫米量級。奈米碳管膜的長度可與奈米碳管的長度相等，故至少有一個奈米碳管從奈米碳管膜的一端延伸至另一端，從而跨越整個奈米碳管膜。

本實施例中，所述熱致發聲元件14包括至少一鋪設在所述支撐體16上的奈米碳管拉膜，該奈米碳管拉膜中包括複數個大致平行的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。優選地，所述奈米碳管拉膜包括複數個大致平行的奈米碳管沿其軸向從該一個支撐體16向另一個支撐體16方向延伸。

請參閱圖3，所述奈米碳管拉膜的厚度為0.01微米~100微米。該奈米碳管拉膜通過拉取一奈米碳管陣列直接獲得。該奈米碳管拉膜包括複數個擇優取向排列的奈米碳管，且奈米碳管之間通過凡德瓦爾力首尾相連。

請一併參閱圖4，具體地，每一奈米碳管拉膜包括複數個連續且定向排列的奈米碳管片段143。該複數個奈米碳管片段143通過凡德瓦爾力首尾相連。每一奈米碳管片段143包括複數個相互平行的奈米碳管145，該複數個相互平行的奈米碳管145通過凡德瓦爾力緊密結合。該奈米碳管片段143具有任意的寬度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管拉膜中的奈米碳管145沿同一方向擇優取向排列。可以理解，通過將複數個奈米碳管拉膜平行且無間隙鋪設或/和重疊鋪設，可以製備不同面積與厚度的奈米碳管結構。當奈米碳管結構包括複數個重疊設置的奈米碳管拉膜時，相鄰的奈米碳管拉膜中的奈米碳管的排列方向形成一夾角β，0˚≤β≤90˚。多層重疊設置的奈米碳管膜，尤其係多層交叉設置的奈米碳管膜相對單層奈米碳管膜具有更高的強度，可確保奈米碳管結構不被破壞或改變。優選地，所述奈米碳管結構中的奈米碳管膜的層數大於10層。所述奈米碳管拉膜結構及其製備方法請參見範守善等人於2007年2月12日申請的第200833862號的台灣公開專利申請，“奈米碳管薄膜結構及其製備方法”（申請人：清華大學，鴻富錦精密工業（深圳）有限公司）。

請參閱圖5，本實施例中的熱致發聲裝置10還可以進一步包括一個散熱風扇19，該散熱風扇19與所述複數個散熱片188間隔設置。可以理解該散熱風扇19可以通過卡扣固定於所述散熱片188，並與所述散熱片188形成一定間隔。該散熱風扇19通過對所述複數個散熱片188進行吹風，從而加速所述散熱片188周圍氣體的流動，從而提高所述散熱片188的散熱效率。

所述第一電極142和所述第二電極144間隔設置，且分別對應一個支撐體16，並與所述熱致發聲元件14電連接。該第一電極142和第二電極144由導電材料形成，其具體形狀結構不限。具體地，該第一電極142和第二電極144的材料可選擇為金屬、導電膠、奈米碳管、銦錫氧化物（ITO）等。該第一電極142和第二電極144的形狀可選擇為層狀、棒狀、塊狀或其他形狀中的一種。本實施例中，該第一電極142和第二電極144為導電漿料印刷在所述熱致發聲元件14的表面，所述第一電極142和第二電極144分別與所述支撐體16相對應。

本實施例中，所述熱致發聲元件14為奈米碳管拉膜，奈米碳管拉膜的兩端分別與所述第一電極142和第二電極144電連接，並通過所述第一電極142和第二電極144固定於所述支撐體16表面。由於奈米碳管具有極大的比表面積，在凡德瓦爾力的作用下，該奈米碳管拉膜本身有很好的粘附性，故採用該奈米碳管拉膜作熱致發聲元件14時，所述第一電極142和第二電極144與所述奈米碳管拉膜之間可以直接粘附固定，並形成很好的電接觸。

另外，所述第一電極142和第二電極144與所述熱致發聲元件14之間還可以進一步包括一導電粘結層(圖未示)。所述導電粘結層可設置於所述熱致發聲元件14與第一電極142和第二電極144相接觸的表面。所述導電粘結層在實現第一電極142和第二電極144與所述熱致發聲元件14電接觸的同時，還可以使所述第一電極142和第二電極144與所述熱致發聲元件14更好地固定。本實施例中，所述導電粘結層材料為銀膠。

所述訊號輸入裝置12通過所述第一電極142以及第二電極144輸入音頻電訊號或交流電訊號給所述熱致發聲元件14，所述熱致發聲元件14將該音頻電訊號或交流電訊號轉變為熱能，通過加熱改變周圍介質的密度而發出聲波。具體地，所述第一電極142和第二電極144通過外接導線149與所述訊號輸入裝置12的兩端電連接，用於將所述訊號輸入裝置12產生的訊號傳輸到所述熱致發聲元件14中。

可以理解，根據訊號輸入裝置12的不同，所述第一電極142、第二電極144以及外接導線149為可選擇的結構。當輸入訊號為光或電磁波等訊號時，所述訊號輸入裝置12可直接輸入訊號給所述熱致發聲元件14，無需電極及導線。

本發明實施例中，該熱致發聲裝置10的熱致發聲元件14為一平面奈米碳管結構，所述熱致發聲元件14的發聲原理為“電-熱-聲”的轉換。該奈米碳管結構由均勻分佈的奈米碳管組成，且該奈米碳管結構為層狀或線狀、且具有較大的比表面積，故該奈米碳管結構具有較小的單位面積熱容和較大的散熱表面，在輸入訊號後，奈米碳管結構可迅速升降溫，產生週期性的溫度變化，並和周圍介質快速進行熱交換，使周圍介質的密度週期性地發生改變，進而發出聲音。所述散熱裝置18靠近所述熱致發聲元件14的第一表面184吸收所述熱致發聲元件14散發出來的熱量。所述散熱裝置18上的複數個散熱片188將該熱致發聲元件14所散發出來的熱量快速的傳遞到外界環境中，進一步降低該熱致發聲裝置10周圍的溫度。從而，可以提高該熱致發聲元件14和周圍介質的熱交換效率，使得該熱致發聲元件14獲得更好的發聲效果。

請參閱圖6及圖7，本發明第二實施例提供一種熱致發聲裝置20。第二實施例的熱致發聲裝置20同第一實施例的的熱致發聲裝置10的結構類似，主要區別在於，第二實施例包括複數個第一電極242以及複數個第二電極244。

所述熱致發聲裝置20包括一訊號輸入裝置（圖未示）、一熱致發聲元件24、複數個第一電極242、複數個第二電極244以及一散熱裝置28。所述熱致發聲元件24通過所述複數個第一電極242、複數個第二電極244與所述散熱裝置28間隔設置。

所述散熱裝置28包括一基座285以及若干散熱片288。在本實施例中，所述基座285為一平板結構。所述基座285包括一第一表面284，以及一與所述第一表面284相對的第二表面286。

所述基座285的面積可以根據實際需要設計，只要不小於所述熱致發聲元件24的面積即可。所述基座285為絕緣材料製成，其可以為一硬性材料，如金剛石、玻璃、陶瓷或石英。本實施例中，基座285為陶瓷板。所述基座285的厚度為1毫米~5毫米，這樣設置，既可以滿足熱致發聲裝置20整體的散熱要求，又可以降低熱致發聲裝置20整體的尺寸如厚度從而使發聲裝置20輕型化，而且可以通過控制陶瓷板的厚度來降低熱致發聲裝置20整體的成本。

所述若干散熱片288設置於所述基座285的第二表面286。散熱片288為金屬片，所述金屬片的材料為金、銀、銅、鐵、鋁中的任意一種。所述金屬片的材料還可以為金、銀、銅、鐵、鋁這幾種金屬中，至少兩種金屬的合金。本實施例中，所述散熱片為厚度為0.5毫米~1毫米厚的銅片。所述複數個散熱片288可以通過螺栓或者焊接的方式固定於所述基座285的第二表面286。本實施例中，所述散熱片288通過焊接的方式固定於所述基座285的第二表面286。所述散熱片288可以將所述熱致發聲元件24在工作時產生出來的熱量傳遞到外界環境中。

所述第一電極242、第二電極244平行間隔交替設置於所述基座285的第一表面284。所述基座285可以起到對所述第一電極242、第二電極244提供支撐的作用，由於本實施例中基座285為絕緣材料製成，所述第一電極242與所述第二電極244可以很好地實現電絕緣。所述第一電極242、第二電極244可以通過螺栓固定於所述基座285的第一表面284，也可以通過粘膠粘結於所述基座285的第一表面284。所述第一電極242、第二電極244為長條形金屬電極，其可以為金屬棒、金屬線等。所述第一電極242、第二電極244的材料可以為金、銀、銅、鐵中的一種或幾種的合金。本實施例中，第一電極242、第二電極244為金屬銅線。具體地，可以將複數個金屬銅線平行間隔地固定在所述基座285的第一表面284。

所述熱致發聲元件24平行於所述基座285的第一表面284，鋪設於所述複數個第一電極242、第二電極244上，並與所述第一電極242、第二電極244電連接。所述熱致發聲元件24通過第一電極242、第二電極244提供支撐，從而與所述基座285間隔設置。由於所述熱致發聲元件24與所述基座285間隔設置，在所述熱致發聲元件24與所述基座285之間形成一定空間，從而可以有利於該熱致發聲元件24的發聲效果。本實施例中，所述熱致發聲元件24包括至少一鋪設在所述第一電極242、第二電極244上的奈米碳管拉膜，該奈米碳管拉膜中包括複數個大致平行的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。優選地，所述奈米碳管拉膜包括複數個大致平行的奈米碳管沿其軸向從該第一電極242向該第二電極244方向延伸。

進一步地，為了減少所述基座285吸收的熱量，避免基座285的溫度太高。可以在所述第一電極242、第二電極244之間的所述散熱裝置28的基座285的第一表面284設置有熱反射層25。當熱反射層25為導電材料時，可以在第一電極242及第二電極244與所述熱反射層25接觸的地方增加絕緣材料層，從而使得所述熱反射層25與所述第一電極242及第二電極244電絕緣。製備所述熱反射層25的材料包括白色金屬、金屬化合物、合金或複合材料。具體地，所述熱反射層25的材料為鉻、鈦、鋅、鋁、金、銀、鋁鋅合金或包含氧化鋁的塗料。所述熱反射層25的材料的熱反射率大於百分之三十，如鋅的熱輻射反射率為百分之三十八，而鋁鋅合金則可達到百分之七十五。

通過在所述熱致發聲元件24的間隔相對的基座285的第一表面284設置一熱反射層25，可以將所述熱致發聲元件230向第一表面284發射的熱輻射反射，能夠使所述基座285被熱反射層25遮擋的部分吸收的熱輻射減少，從而使所述基座285在所述熱致發聲元件24工作時的溫度不會過高。

所述訊號輸入裝置（圖未示）通過所述第一電極242、第二電極244輸入音頻電訊號或交流電訊號給所述熱致發聲元件24，所述熱致發聲元件24將該音頻電訊號或交流電訊號轉變為熱能，通過加熱改變周圍介質的密度而發出聲波。

本實施例中，所述熱致發聲裝置20包括兩個第一電極242、兩個第二電極244，所述第一電極242與所述第二電極244平行間隔設置。所述第一電極242、第二電極244除了與所述熱致發聲元件24電連接外，還對所述熱致發聲元件24提供支撐。所述第一電極242與所述訊號輸入裝置的一端電連接，所述第二電極244與所述訊號輸入裝置的另一端電連接，以使熱致發聲元件24接入輸入訊號。本實施例中，先將不相鄰的兩個第一電極242用導線連接後與所述訊號輸入裝置的一端電連接，剩下的兩個第二電極244用導線連接後與所述訊號輸入裝置的另一端電連接。上述連接方式可實現相鄰電極之間的熱致發聲元件24的並聯。並聯後的熱致發聲元件24具有較小的電阻，可降低工作電壓。

可以理解，本實施例中的熱致發聲裝置20還可以進一步包括一個散熱風扇，該散熱風扇與所述複數個散熱片288間隔設置。該散熱風扇通過對所述複數個散熱片288進行吹風，從而加速所述散熱片288周圍氣體的流動，從而提高所述散熱片288的散熱效率。

請參閱圖8及圖9，本發明第三實施例提供一種熱致發聲裝置30。第三實施例的熱致發聲裝置30同第二實施例的的熱致發聲裝置20的結構類似，主要區別在於，第三實施例的熱致發聲裝置30中的散熱裝置38還包括複數個熱管389。

所述發聲裝置30包括一訊號輸入裝置（圖未示）、一熱致發聲元件34、複數個第一電極342、複數個第二電極344以及一散熱裝置38。所述熱致發聲元件34通過所述複數個第一電極342、複數個第二電極344與所述散熱裝置38間隔設置。

所述散熱裝置38包括一基座385、複數個散熱片388以及複數個熱管389。所述若干熱管389固定於所述基座385，所述若干散熱片388插設固定於所述若干熱管389。

在本實施例中，所述基座385為一平板結構，所述基座385包括一第一表面384，以及一與所述第一表面384相對的第二表面386。所述基座385的面積可以根據實際需要設計，只要不小於所述熱致發聲元件34的面積即可。所述基座385為絕緣材料製成，其可以為一硬性材料，如金剛石、玻璃、陶瓷或石英。本實施例中，基座385為陶瓷板。

請參閱圖10，係本實施例中所述熱管389結構的剖視圖。所述熱管389包括一管體3896和盛裝在該管體3896所圍成的空腔3898內的工作介質3895。所述工作介質3895係流動性好、汽化熱高且化學性質穩定的液體、其熱容大（單位變化溫度吸收或放出熱量大）而容易產生相變化，可為水等。該管體3896係由外壁層3892和內壁層3894構成。外壁層3892係由鋁或高碳鋼等熱傳導係數較高的金屬材料製成，其質量輕、而且不易被銹蝕。所述內壁層3894較薄，可採用電鍍、置換或以其他多種方式緊密結合在外壁層3892的內表面，而可將外壁層3892與工作介質3895隔開。該內壁層3892採用的物質也具有良好的熱傳導性能，並具有與工作介質3895相容的特性，即該物質與工作介質3895不會發生化學反應，在化學特性上表現出良好的一致性，該種物質可為銅或鎳等。同時，所述內壁層3892的表面形成有諸多毛細結構，如毛刺狀凸起（圖未示），使管體腔室389內的工作介質3895由蒸發端擴散到冷凝端後容易貼附在管體3896的內表面3892而成為液態回流，從而加速管體3986內的熱循環。

請一併參閱圖11，所述複數個熱管389的蒸發端垂直插設固定於所述基座385的第二表面386，從而固定於所述基座385上。所述若干散熱片388以相等的間隔套設並固定在所述熱管389的冷凝端，從而組成熱管式的散熱器。

所述散熱片388為金屬片，所述金屬片的材料為金、銀、銅、鐵、鋁中的任意一種或其任意合金。本實施例中，所述散熱片為厚度為0.5毫米~1毫米厚的銅片。所述複數個散熱片388還可以通過螺栓或者焊接的方式固定於所述熱管389的冷凝端。

所述第一電極342、第二電極344平行間隔交替設置於所述基座385的第一表面384。所述基座385可以起到對所述第一電極342、第二電極344提供支撐的作用，由於本實施例中基座385為絕緣材料製成，所述第一電極342與所述第二電極344可以很好地實現電絕緣。所述第一電極342、第二電極344可以通過螺栓固定於所述基座385的第一表面384，也可以通過粘膠粘結於所述基座385的第一表面384。所述第一電極342、第二電極344為長條形金屬電極，其可以為金屬棒、金屬線等。所述第一電極342、第二電極344的材料可以為金、銀、銅、鐵中的一種或幾種的合金。本實施例中，第一電極342、第二電極344為金屬銅線。具體地，可以將複數個金屬銅線平行間隔地固定在所述基座385的第一表面384。

所述熱致發聲元件34平行於所述基座385的第一表面384，鋪設於所述複數個第一電極342、第二電極344，並與所述第一電極342、第二電極344電連接。所述熱致發聲元件34通過第一電極342、第二電極344提供支撐，從而與所述基座385間隔設置。由於所述熱致發聲元件34與所述基座385間隔設置，在所述熱致發聲元件34與所述基座385之間形成一定的空間，從而可以有利於該發聲元件34的發聲效果。本實施例中，所述熱致發聲元件34包括至少一鋪設在所述第一電極342、第二電極344上的奈米碳管拉膜，該奈米碳管拉膜中包括複數個大致平行的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。優選地，所述奈米碳管拉膜包括複數個大致平行的奈米碳管沿其軸向從該第一電極342向該第二電極344方向延伸。

進一步地，為了減少所述基座385吸收的熱量，可以在所述第一電極342、第二電極344之間的所述散熱裝置38的基座385的第一表面384設置有熱反射層35。當熱反射層35為導電材料時，可以在第一電極342及第二電極344與所述熱反射層35接觸的地方增加絕緣材料層，從而使得所述熱反射層35與所述第一電極342及第二電極344電絕緣。製備所述熱反射層35的材料包括白色金屬、金屬化合物、合金或複合材料，如鉻、鈦、鋅、鋁、金、銀、鋁鋅合金或包含氧化鋁的塗料。所述熱反射層35的材料的熱反射率大於百分之三十，如鋅的熱輻射反射率為百分之三十八，而鋁鋅合金則可達到百分之七十五。

通過在所述熱致發聲元件34的間隔相對的基座385的第一表面384設置一熱反射層35，可以將所述熱致發聲元件34向第一表面384發射的熱輻射反射，能夠使所述基座385被熱反射層35遮擋的部分吸收的熱輻射減少，從而使所述基座385的在所述熱致發聲元件34工作時的溫度不會過高。

所述訊號輸入裝置（圖未示）通過所述複數個第一電極342、複數個第二電極344輸入音頻電訊號或交流電訊號給所述熱致發聲元件34，所述熱致發聲元件34將該音頻電訊號或交流電訊號轉變為熱能，通過加熱周圍介質來改變周圍介質的密度而發出聲波。

本實施例中，熱致發聲裝置30包括兩個第一電極342、兩個第二電極344，所述第一電極342與所述第二電極344平行間隔設置。所述第一電極342、第二電極344除了與所述熱致發聲元件34電連接外，還對所述熱致發聲元件34提供支撐。所述第一電極342與所述訊號輸入裝置的一端電連接，所述第二電極344與所述訊號輸入裝置的另一端電連接，以使發聲元件34接入輸入訊號。本實施例中，先將不相鄰的兩個第一電極342用導線連接後與所述訊號輸入裝置的一端電連接，剩下的兩個第二電極344用導線連接後與所述訊號輸入裝置的另一端電連接。上述連接方式可實現相鄰電極之間的熱致發聲元件34的並聯。並聯後的熱致發聲元件34具有較小的電阻，可降低工作電壓。

可以理解，本實施例中的熱致發聲裝置30還可以進一步包括一個散熱風扇，該散熱風扇與所述複數個散熱片388間隔設置。該散熱風扇通過對所述複數個散熱片388進行吹風，從而加速所述散熱片388周圍氣體的流動，從而提高所述散熱片388的散熱效率。

本實施例中的熱致發聲裝置30在工作時，熱致發聲元件34的溫度將會升高，從而引起周圍溫度週期性的變化，這種週期性的變化同輸入該熱致發聲元件34的訊號一致，實現發聲。而支撐所述熱致發聲元件34的基座385也將會吸收所述熱致發聲元件34的熱量從而溫度升高。此時固設在所述基座385上的熱管389的蒸發端即隨之受熱，位於該熱管389蒸發端空腔3898內的液態的工作介質3895將吸附大量的汽化熱使基座385的溫度降低，該工作介質3895吸收熱量變為氣態，隨後該工作介質3895以氣態擴散到冷凝區，並吸附在管體3896內壁層3894的諸多毛細結構表面而冷凝成液態。在上述過程中工作介質3895放出大量的液化熱，使發熱元件產生的熱量能以較快的速度從基座385傳導到散熱片388，熱量通過散熱片388散發到外界繼而達成高效快速地散熱。

本發明提供的熱致發聲裝置在所述熱致發聲元件的一側設有一散熱裝置。該散熱裝置吸收所述熱致發聲元件所散發出的熱量，並將所吸收的熱量散發到外界，從而降低所述熱致發聲裝置的工作時的環境溫度，提高了該熱致發聲裝置的使用壽命以及工作效率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10,20,30‧‧‧熱致發聲裝置

12‧‧‧訊號輸入裝置

14,24,34‧‧‧熱致發聲元件

16‧‧‧支撐體

18,28,38‧‧‧散熱裝置

19‧‧‧散熱風扇

25,35‧‧‧熱反射層

142,242,342‧‧‧第一電極

144,244,344‧‧‧第二電極

143‧‧‧奈米碳管片段

145‧‧‧奈米碳管

149‧‧‧導線

184,284,384‧‧‧第一表面

185,285,385‧‧‧基座

186,286,386‧‧‧第二表面

188,288‧‧‧散熱片

389‧‧‧熱管

3892‧‧‧外壁層

3894‧‧‧內壁層

3895‧‧‧工作介質

3896‧‧‧管體

3898‧‧‧空腔

圖1為本發明第一實施例熱致發聲裝置的立體結構示意圖。

圖2為圖1中熱致發聲裝置沿II-II線的剖視圖。

圖3為圖1中熱致發聲裝置的熱致發聲元件採用的奈米碳管拉膜的掃描電鏡照片。

圖4為圖3中奈米碳管拉膜中的部分奈米碳管片段的放大結構示意圖。

圖5為本發明第一實施例的熱致發聲裝置採用散熱風扇時的結構示意圖。

圖6為本發明第二實施例熱致發聲裝置的立體結構的俯視圖。

圖7為圖6中的熱致發聲裝置沿VI-VI線的剖視圖。

圖8為本發明第三實施例熱致發聲裝置的立體結構示意圖。

圖9為圖8中的熱致發聲裝置沿VIII-VIII線的剖視圖。

圖10為本發明第三實施例熱致發聲裝置的散熱裝置中的熱管的放大結構示意圖。

圖11為本發明第三實施例熱致發聲裝置的立體結構的仰視圖。

10‧‧‧熱致發聲裝置

12‧‧‧訊號輸入裝置

14‧‧‧熱致發聲元件

16‧‧‧支撐體

18‧‧‧散熱裝置

142‧‧‧第一電極

144‧‧‧第二電極

149‧‧‧導線

184‧‧‧第一表面

185‧‧‧基座

186‧‧‧第二表面

188‧‧‧散熱片

Claims (24)

1. 一種熱致發聲裝置，其包括：
   一熱致發聲元件；
   至少一第一電極及至少一第二電極，所述第一電極及第二電極平行間隔設置，並與所述熱致發聲元件電連接；
   其改良在於，該發聲裝置進一步包括一散熱裝置，該散熱裝置與所述熱致發聲元件相對且間隔設置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述散熱裝置包括一基座，所述基座包括一第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面，所述熱致發聲元件與所述第一表面平行且相對間隔設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述的熱致發聲裝置，其中，所述散熱裝置包括複數個散熱片，所述複數個散熱片設置於所述基座的第二表面。
4. 如申請專利範圍第3項所述的熱致發聲裝置，其中，所述散熱裝置包括複數個熱管，所述複數個熱管設置於所述基座並與所述複數個散熱片相連。
5. 如申請專利範圍第2項所述的熱致發聲裝置，其中，所述至少一第一電極及至少一第二電極平行間隔設置於所述基座的第一表面。
6. 如申請專利範圍第5項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲元件鋪設於所述第一電極、第二電極，通過所述第一電極及第二電極與所述基座的第一表面平行間隔相對。
7. 如申請專利範圍第5項所述的熱致發聲裝置，其中，所述第一電極及第二電極之間的所述基座的第一表面設置有反射材料層。
8. 如申請專利範圍第7項所述的熱致發聲裝置，其中，所述反射材料層的材料包括白色金屬、金屬化合物、合金或複合材料。
9. 如申請專利範圍第8項所述的熱致發聲裝置，其中，所述反射材料層與所述第一電極、第二電極電絕緣。
10. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲元件的單位面積熱容小於2.0×10^-4 焦耳每平方厘米開爾文。
11. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲元件為奈米碳管拉膜。
12. 如申請專利範圍第11項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管拉膜包括複數個奈米碳管首尾相連且沿同一方向擇優取向排列，奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互連接。
13. 如申請專利範圍第12項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管拉膜中的奈米碳管沿第一電極至第二電極的方向排列。
14. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置進一步包括一散熱風扇，該散熱風扇與所述散熱裝置間隔設置。
15. 一種熱致發聲裝置，其包括：
    一熱致發聲元件；
    複數個第一電極及複數個第二電極平行且交替間隔設置，所述熱致發聲元件鋪設並電連接於所述複數個第一電極及複數個第二電極；
    其改良在於，所述熱致發聲裝置還包括一散熱裝置，所述熱致發聲元件與所述散熱裝置間隔設置，所述散熱裝置包括一基座、複數個熱管以及複數個散熱片，所述熱管固定於所述基座，所述複數個散熱片平行等間距固設於所述複數個熱管。
16. 如申請專利範圍第15項所述的熱致發聲裝置，其中，所述基座包括一第一表面以及一與所述第一表面相對的第二表面。
17. 如申請專利範圍第16項所述的熱致發聲裝置，其中，所述每個熱管具有一蒸發端以及一冷凝端，所述複數個熱管的蒸發端固定於所述基座的第二表面，所述複數個散熱片平行等間隔固設於所述複數個熱管的冷凝端。
18. 如申請專利範圍第項16所述的熱致發聲裝置，其中，所述複數個第一電極及複數個第二電極平行間隔設置於所述基座的第一表面，所述熱致發聲元件平行與所述第一表面鋪設於所述第一電極及第二電極，從而與所述散熱裝置間隔設置。
19. 如申請專利範圍第項18所述的熱致發聲裝置，其中，所述第一電極及第二電極之間的所述基座的第一表面設置有反射材料層。
20. 如申請專利範圍第項19所述的熱致發聲裝置，其中，所述反射材料層與所述第一電極、第二電極電絕緣。
21. 如申請專利範圍第項15所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置進一步包括一散熱風扇，該散熱風扇與所述散熱片間隔設置。
22. 如申請專利範圍第項15所述的熱致發聲裝置，其中，所述基座的材料為絕緣材料，所述基座的材料包括金剛石、玻璃、陶瓷或石英。
23. 如申請專利範圍第15項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱管包括一管體和承裝在該管體內的工作介質，所述管體由外壁層和內壁層組成，所述內壁層形成有毛細結構。
24. 一種熱致發聲裝置，其包括：
    一熱致發聲元件；
    複數個第一電極及複數個第二電極平行且交替間隔設置，所述熱致發聲元件鋪設並電連接於所述複數個第一電極及複數個第二電極；
    一基座，所述基座包括一第一表面以及一與所述第一表面相對的第二表面，所述複數個第一電極及複數個第二電極設置於該基座的第一表面，該基座對所述複數個第一電極及複數個第二電極提供支撐；
    其改良在於，所述熱致發聲裝置還包括、複數個熱管以及複數個散熱片，所述熱管固定於所述基座的第二表面，所述複數個散熱片平行等間距固設於所述複數個熱管。