우수 사례 갤러리가 포함된 스피커 구조 설계 가이드

오디오 장비의 설계에는 주로 다음과 같은 측면이 포함됩니다:

1. 제품 기획 및 산업 디자인 - 스피커의 목적, 위치, 사용 시나리오, 방법, 물리적 크기 및 외관을 결정합니다.
2. 음향 설계 - 전반적인 스피커 구성 설계, 드라이버 유닛 선택 및 음질 평가.
3. 구조 설계 - 인클로저/캐비닛 설계 및 드라이버 장착 구조 설계 - 금형 공장에서 금형 제작으로 마무리됩니다.
4. 프로토타이핑 및 테스트 - 스피커 성능 테스트/평가, 최적화/개선, 최종 시스템 음질 튜닝을 수행합니다.

스피커 인클로저는 주로 다음과 같이 분류됩니다. 봉인된/닫힌 상자 (예: 고정식, 책장형) 및 베이스 리플렉스(포트드) 박스 (예: 포트, R-J, 전송 라인 설계 등).

베이스 리플렉스(포트형) 스피커 설계를 위한 전반적인 요구 사항

스피커 사운드 방출의 방향성

음파는 특정 음향 원리에 따라 전파되는 동안 반사, 회절, 간섭 등의 현상을 나타냅니다. 스피커에서 방사되는 음파의 파장은 주파수가 증가함에 따라 짧아집니다. 파장이 스피커의 물리적 크기와 비슷해지면 회절과 간섭으로 인해 방사된 음파는 뚜렷한 지향성을 갖게 됩니다.

스피커 지향성은 소리를 다른 방향으로 방사하는 능력을 말하며 주파수에 따라 달라집니다. 고주파 사운드는 방향성이 강한 반면 저주파 사운드는 상대적으로 방향성이 약합니다.

• 서브우퍼 및 우퍼: 사운드 방출 방향은 제한이 없습니다. 인클로저는 청취 영역 내 어느 곳에나 배치할 수 있습니다.
• 풀레인지, 미드 레인지 및 고주파 스피커: 드라이버는 청취 위치를 직접 향하는 것이 가장 이상적입니다. 구조적 또는 미적 디자인 제약으로 인해 직접 향하지 못하는 경우 지향성으로 인한 사운드 감쇠를 완화할 수 있도록 음향 반사기를 설계해야 합니다.

스피커의 방출 방향과 청취자 사이의 각도는 아래와 같이 90°를 넘지 않아야 합니다:

라우드스피커 드라이버 선택

드라이버의 선택과 스피커 인클로저와의 통합이 시스템의 최종 음질을 직접 결정합니다.

드라이버 개구부 모양에 따른 선택

원형 구멍이 있는 스피커가 가장 성능이 좋으며, 그다음으로 경마장 모양과 타원형 구멍이 있는 스피커가 그 뒤를 잇습니다. 긴 띠 모양과 매우 좁은 스피커는 가급적 사용하지 않는 것이 좋습니다.

스피커의 크기는 캐비닛의 크기와 순 부피에 따라 선택해야 합니다. 스피커 시스템의 설계 원칙에 따라 스피커에 적합한 T/S 파라미터와 전기 음향 파라미터를 선택해야 합니다.

드라이버 자석 선택

외부 자석(페라이트 자석)은 비용 효율적이지만 부피를 많이 차지하므로 스피커 캐비닛 내부의 유효 부피가 줄어듭니다. 내부 자석(희토류 자석)은 비용이 더 높지만 공간을 덜 차지하고 캐비닛 내에서 더 큰 가용 공간을 제공하며 자기 성능이 우수합니다.

콘 선택

원뿔 모양은 일반적으로 직선형 원뿔과 지수형 원뿔을 채택합니다. 직선형 콘은 제조 공정이 간단하지만 고주파 성능이 상대적으로 떨어지는 반면, 지수형 콘은 고주파 성능이 더 우수합니다. 특수한 상황에서는 듀얼 콘 디자인을 채택할 수 있습니다.

콘의 주요 재료에는 천연 섬유(식물 섬유, 동물 섬유), 인공 섬유(화학 섬유, 합성 섬유), 무기 섬유, 플라스틱(예:, PP 콘) 및 금속(예: 알루미늄). 음색과 비용에 대한 요구 사항에 따라 선택할 수 있습니다.

인클로저 설계

스피커 인클로저 크기를 설계할 때는 스피커의 파라미터와 인클로저 내부의 순 볼륨을 결합해야 합니다. 이 두 가지가 최적의 조화를 이룰 때만 저주파 사운드 성능을 극대화할 수 있습니다.

인클로저 재료는 일반적으로 주로 목재와 플라스틱을 사용하며, 인클로저의 진동과 내부에서 발생하는 공진에 따라 재료의 두께가 결정됩니다. 조건이 허락한다면 더 두꺼운 벽을 사용하고 적절하게 보강 갈비뼈 를 내벽에 부착하여 캐비닛 진동을 줄이고 인클로저 내부의 음향 공진을 억제합니다.

인클로저는 바람 소음이 발생하지 않고 저주파 성능에 영향을 미치지 않도록 밀봉 상태가 양호해야 하며 공기 누출이나 이와 유사한 문제가 없어야 합니다.

베이스 리플렉스 인클로저의 포트 설계는 스피커의 저주파 차단 주파수에 결정적인 역할을 합니다. 포트의 설계 위치와 모양은 캐비닛 내부의 원활한 공기 흐름을 보장하여 저주파 왜곡과 바람 소리를 줄여야 합니다. 포트의 길이와 단면적은 인클로저 볼륨 및 관련 스피커 매개 변수에 따라 설계 및 조정됩니다. 목표는 아래 그림과 같이 스피커의 임피던스 곡선이 가능한 한 더블 피크 특성에 근접하도록 하는 것입니다.

패시브 라디에이터 인클로저는 베이스 리플렉스 설계의 변형입니다. 패시브 라디에이터를 사용하여 포트를 대체하는 방식으로 구성됩니다. 적절한 제어를 통해 패시브 라디에이터의 진동에 의해 생성된 방사 사운드를 스피커의 전방 방사 사운드와 위상을 같이하여 스피커의 저주파 특성을 개선하고 저주파 응답을 향상시킬 수 있습니다. 패시브 라디에이터 베이스 리플렉스 박스는 상대적으로 부피가 작은 인클로저에 사용하기에 더 적합합니다.

아래 그림은 두 가지 유형의 저음 반사 인클로저(표준 포트형과 패시브 라디에이터)를 보여줍니다.

인클로저의 내부 구조 설계는 인클로저 내부의 원활한 공기 흐름을 보장해야 합니다. 인클로저의 내부 구조 설계는 인클로저 내부의 원활한 공기 흐름을 보장해야 합니다. 포트 양쪽 끝의 단면을 점진적인 전환 모양으로 설계하여 개구부에서 “터지는” 공기 흐름 바람 소음이 발생하지 않도록 하세요.

음파가 인클로저 내부에서 공진을 일으키지 않도록 인클로저 쉘의 강도를 충분히 높이고 내부에 보강 리브를 적절히 추가하며 전면과 후면 커버 사이의 연결을 강화해야 합니다. 인클로저 내부에 흡음재를 적절히 추가하고 인클로저 내벽에 가깝게 설치합니다.

음향 방사 설계

외부 구조물이 사운드 출력 위치(포트의 출력 위치 포함)를 가리지 않도록 하세요. 가장 좋은 방법은 스피커 드라이버가 직접 노출되도록 하는 것입니다. 차선책은 스피커 그릴 천, 철망 등과 같이 음향 투명도가 높은 재료를 사용하는 것이며, 구멍이 큰 플라스틱 패널이나 작은 구멍이 있는 출력 패널은 사용하지 않는 것이 좋습니다. 스피커 드라이버의 사운드 출력 영역은 음질을 저하시키는 “전면 캐비티 효과'가 쉽게 발생할 수 있으므로 밀폐된 공간을 형성하지 않아야 합니다.

스피커를 위한 진동 감쇠 설계

스피커가 작동 중일 때 드라이버의 진동은 스피커 인클로저의 모든 부분에 전달됩니다. 이로 인해 여러 위치에서 공진이 쉽게 발생하여 불필요한 소음이 발생할 수 있습니다. 따라서 적절한 댐핑 설계가 필요합니다.

예를 들어 스피커가 고정되고 다른 구조적 구성 요소에 연결된 위치에는 고무 댐핑 패드를 사용하세요.

패시브 라디에이터 스피커(드론 콘 스피커)의 경우 대칭형 듀얼 패시브 라디에이터 설계를 사용하여 진동을 상쇄합니다.

스피커를 위한 방열 설계

인클로저의 스피커 드라이버는 트랜스듀서 장치입니다. 전기 에너지를 기계적 에너지(드라이버 진동)로 변환한 다음 이를 소리 에너지(음파 방사)로 변환하는 장치입니다. 스피커 드라이버는 전기 에너지를 소리 에너지로 변환하는 효율이 낮고, 남은 에너지는 열로 변환됩니다. 따라서 스피커 드라이버의 방열은 매우 중요합니다. 특히 공간이 제한된 소형 인클로저 내부에서는 스피커의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.

스피커 드라이버의 주요 발열 부품은 보이스 코일입니다. 보이스 코일의 열은 폴 플레이트와 T요크/U요크를 통해 자기 회로와 바스켓의 외부 표면으로 전달됩니다. 따라서 조건이 허락할 때마다 열 방출을 돕기 위해 외부에 노출되도록 설계하세요.

자기 누설 방지 설계

스피커 시스템에 사용되는 다이나믹 스피커는 자기 회로에 영구 자석을 사용하기 때문에 자기 누설이 발생할 수 있습니다. 자기 누설에 민감한 사용 환경에서는 스피커의 자기 회로에 자기 누설 방지 설계를 구현해야 합니다.

스피커 구조 설계 제안

제품 구조 형태와 요구 사항에 따라 스피커는 모노 구성으로 설계되었습니다. 소리의 방사 방향에 따라 상향 방사형 구조, 전면 방사형 구조, 하향 방사형 구조의 세 가지 구조 형태로 나뉩니다. 이 세 가지 형태에 대한 구조 설계 요구 사항 및 권장 사항은 다음 제안서에 자세히 설명되어 있습니다. 이 제품에는 마이크가 통합되어 있습니다. 패시브 라디에이터 설계는 상대적으로 진동이 큰 경향이 있으므로 패시브 라디에이터 베이스 리플렉스 인클로저를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

상향 방사형 스피커 디자인:

이 구조적 접근 방식은 위쪽으로 방사되는 비교적 큰 직경의 원형 풀레인지 드라이버, 전방으로 방사되는 원형 돔 트위터, 후방으로 방사되도록 설계된 포트를 사용합니다.

디자인 설명:

1. 원형 대구경 드라이버는 풀레인지 드라이버입니다. 방사 방향은 위쪽입니다. 중저음은 지향성이 상대적으로 약해 청취자의 앞쪽 귀에 잘 도달할 수 있고, 고음은 지향성이 강해 앞쪽으로 갈수록 감쇠가 심해집니다.
2. 돔 트위터는 분산 방사 패턴을 가지고 있어 고주파가 도달하는 영역을 효과적으로 확장할 수 있습니다. 전방으로 방사되어 풀레인지 드라이버에서 감쇠된 고주파 부분을 잘 보정할 수 있습니다.
3. 돔 트위터는 분산 방사 패턴을 가지고 있어 고주파가 도달하는 영역을 효과적으로 확장할 수 있습니다. 전방으로 방사되어 풀레인지 드라이버에서 감쇠된 고주파 부분을 잘 보정할 수 있습니다.
4. 상향 방사 영역은 음향 투명도가 높은 그릴 천 또는 스틸 메시를 사용하여 사운드 감쇠를 줄입니다. “전면 공동 효과'가 발생하지 않도록 상단 표면 전체가 방사 영역으로 사용됩니다.
5. 트위터 방사 영역은 고주파 감쇠를 줄이기 위해 그릴 천이나 강철 메시를 사용합니다.
6. 인클로저 전체가 밀폐되어 있어야 합니다.
7. 튜닝 요구 사항에 따라 내부에 흡음재를 적절히 추가합니다.

전면 방사형 스피커 디자인:

이 구조적 접근 방식은 풀레인지 드라이버와 돔 트위터를 사용합니다. 모든 방사 방향이 청취자를 직접 향합니다. 포트는 아래쪽 또는 뒤쪽으로 방사되도록 설계되었습니다.

디자인 설명:

• 원형 대구경 드라이버는 풀레인지 드라이버입니다. 방사 방향은 전방입니다. 전면 방사형 설계로 모든 주파수 대역에서 상대적으로 감쇠가 적어 소리가 앞쪽 청취자의 귀에 잘 전달됩니다.
• 돔 트위터는 분산 방사 패턴을 가지고 있어 고주파가 도달하는 영역을 효과적으로 확장할 수 있습니다. 전방으로 방사되어 풀레인지 드라이버에서 감쇠된 고주파 부분을 잘 보정할 수 있습니다.
• 전면 방사 개구부는 각 주파수 대역의 지향성을 효과적으로 확장할 수 있는 플레어(뿔 모양) 구조로 되어 있습니다.
• 포트는 후방으로 방사됩니다. 이 포트가 방출하는 저주파 사운드는 기본적으로 방향성이 없으며 청취자의 귀에 잘 전달될 수 있습니다.
• 전면 방사 영역은 그릴 천 또는 강철 메쉬를 사용하여 소음을 줄입니다. 6. 인클로저 전체가 밀폐되어 있어야 합니다.
• 튜닝 요구 사항에 따라 내부에 흡음재를 적절히 추가합니다.

하향 방사형 스피커 디자인:

이 구조적 접근 방식은 아래쪽으로 방사되는 비교적 큰 직경의 원형 풀레인지 드라이버와 전방으로 방사되는 원형 돔 트위터, 그리고 후방으로 방사되도록 설계된 포트를 사용합니다. 아래쪽을 향하는 드라이버에서 방출되는 사운드는 반사판 구조에 의해 모든 방향으로 반사되어 전방향 사운드 방사라는 목표를 달성합니다.

디자인 설명:

• 원형 대구경 드라이버는 풀레인지 드라이버입니다. 방사 방향은 아래쪽입니다. 사운드는 반사판 구조를 통해 모든 방향으로 반사되어 무지향성 스피커의 목적을 달성합니다.
• 상향 방사 영역은 음향 투명도가 높은 그릴 천 또는 스틸 메시를 사용하여 사운드 감쇠를 줄입니다. “전면 공동 효과'가 발생하지 않도록 상단 표면 전체가 방사 영역으로 사용됩니다.
• 포트는 후방으로 방사됩니다. 이 포트가 방출하는 저주파 사운드는 기본적으로 방향성이 없으며 청취자의 귀에 잘 전달될 수 있습니다.
• 스피커의 방사 영역은 고주파 감쇠를 줄이기 위해 그릴 천이나 강철 메쉬를 사용합니다.
• 인클로저 전체가 밀폐되어 있어야 합니다.
• 튜닝 요구 사항에 따라 내부에 흡음재를 적절히 추가합니다.

방열 설계

제품 전체가 원통형 디자인입니다. 이 제품은 열 발생 장치가 분산된 모듈식 레이아웃을 채택하고 있습니다(아래 제품 적층 다이어그램 참조). 주요 발열 장치에는 열 대류를 개선하기 위해 통풍구가 보강되어 있습니다. 로컬 모듈에서 과도한 열이 발생하는 경우 칩에 히트싱크를 부착하거나 열 전도성 실리콘과 냉각판을 함께 사용하는 등의 솔루션을 사용하여 열을 방출할 수 있습니다.

아니요.	모듈 설명	구성 요소	구성 요소
1	픽업 모듈, 주요 회로	다양한 안테나 및 연결 전선	숨쉬는 빛
2	Wi-Fi 및 기타 서브보드 모듈
3	스피커 어쿠스틱 어셈블리
4	메인 제어 보드, 증폭기 회로

제품 구조 스태킹의 단순화 그림 참고: 숫자 1에서 4는 위에서 아래로 순서를 나타냅니다. 안테나는 설계 방식과 일치하는 요구 사항에 따라 적층됩니다. 호흡 조명은 기능 정의 및 효과 다이어그램에 따라 적층됩니다.

숨쉬는 조명 디자인

산업 디자인 효과에 따라 필요한 조명 수를 결정합니다. 그런 다음 각 조명의 전기적 파라미터와 레이아웃 다이어그램에 따라 하드웨어 설계 계획을 확정합니다. 현재 일반적으로 사용되는 애플리케이션은 다음과 같습니다: 상대적으로 적은 수의 조명의 경우 일반적으로 강조 조명이나 표시등 효과에 사용됩니다. 3~12개의 RGB 조명의 경우 일반적으로 원, 주변 또는 가장자리와 같은 특정 영역에서 조명 효과를 만드는 데 사용됩니다. 제품 액션과 결합하여 숨쉬거나 깜박이는 조명 효과를 만들 수 있습니다. 조명 수가 많을 때는 일반적으로 매트릭스 배열이 사용됩니다. 애니메이션, 사진 정보 등을 표시하기 위해 더 복잡한 설정이나 LED 매트릭스를 사용합니다.

10가지 창의적인 스피커 디자인

이제 가장 상상력이 풍부한 오디오 디자인 몇 가지를 살펴보겠습니다.

1. Mobius L50 스피커

Mobius L50은 전체 주파수 스펙트럼에 걸쳐 음악을 분산시켜 주변을 깊고 몰입감 있는 사운드로 채웁니다.

뫼비우스 띠의 수학적 우아함에서 영감을 받은 매끄럽고 연속적인 형태는 공간을 이동하는 사운드의 유동성을 상징합니다. 이 스피커는 단순히 음악을 재생하기 위한 것이 아니라 사운드 경험을 향상시키기 위해 설계되었습니다.

디자인 소스: 프제미스와프 볼니키

2. 다기능 위성 음악 플레이어

새틀라이트는 헤드폰과 스피커의 기능을 모두 갖춘 사운드 오브젝트입니다. 다양한 상황에 적응하여 음악 경험을 향상시키도록 설계되었습니다. 예를 들어 시끄러운 도시에서 혼자 걷고 있을 때는 헤드폰처럼 작동합니다. 다른 사람들과 함께 있는 순간에는 스피커로 변신합니다. 마치 인공위성처럼 끊임없이 한 행성(이 경우에는 여러분)의 궤도를 돌고 있는 것입니다.

디자인 소스: 김창휘

3. Beosound 2 스피커

Beosound 2 스피커는 기존의 원통형 모양에서 벗어나 멋진 외관을 자랑합니다. 원뿔형 360도 스피커는 전체가 알루미늄으로 제작되었으며, 반짝이는 광택이 나도록 연마되어 윤기 있는 마감 처리가 되어 있습니다. 이 스피커는 이미 놀라운 임팩트를 가지고 있지만, Bang & Olufsen은 이보다 더 좋을 수 있다고 믿었습니다.

사운드, 감정, 색상의 연결고리를 활용합니다. Beosound 2 그라데이션 시리즈는 감정과 음악이 한 순간에서 다음 순간으로 이동하는 것처럼 서로 부드럽게 어우러지는 여러 가지 색상을 제공합니다. 이 시리즈에는 브라운 바리톤, 젤리 잼, 일렉트릭 리프 등 사운드가 표현할 수 있는 다른 감정과 같은 “색상'이 있습니다. 이러한 아이디어가 내가 생각하는 감정과 정말 일치하는지 궁금할 수도 있습니다. 하지만 이들의 특별한 모습을 보고 나면 무언가를 느끼게 될 것임은 의심할 여지가 없습니다.

디자인 소스: Bang & Olufsen

04. 레트로 “비닐” 미니 스피커

이 디자인은 기능과 모양이 조화를 이룹니다. 외관에 생기를 불어넣습니다. 옛날의 감성을 되살리고 느린 삶의 속도를 경험할 수 있습니다.

디자인 소스: Jon Lee

05. 레트로 캠핑 랜턴 스피커

캠핑용으로 제작되었습니다. 작은 크기로 휴대가 간편합니다. 스피커와 조명이 하나의 디자인에 담겨 있어 캠핑장 분위기에 딱 맞는 도구입니다. 클래식 전구와 같은 구식 조명은 매우 강렬한 분위기를 더합니다. 캠핑 여행에 꼭 필요한 필수품입니다.

디자인 소스: 사이촹 디자인

06. 비틀 스피커

클래식 비틀은 대부분의 사람들의 기억 속에 있는 “작은 귀염둥이”입니다. 부드럽고 컴팩트한 모양은 전 세계적으로 유명합니다. 이 스피커 디자인은 비틀 자동차의 특별한 곡선 라인에서 영감을 받았습니다. 구식 색상을 사용하여 복고풍 스타일을 뽐냅니다.

디자인 소스: CiCi

07. 휴대용 블루투스 스피커

이 제품은 일반적인 크기와 기대치의 한계를 뛰어넘는 제품입니다. 한 곳에서 잘 작동하지만 휴대하기에도 적합하고 더 많은 작업을 수행할 수 있는 하나의 스피커로 사람들에게 선택의 폭을 넓혀줍니다.

디자인 소스: 샨타누 마헤슈와리

08. 블라인드 스피커

블라인드 세트에 내장된 블루투스 스피커입니다. 상단 커버를 돌려 볼륨을 조절하면 본체의 블라인드도 함께 회전합니다. 볼륨을 높이면 블라인드가 더 넓게 열리면서 마치 음악이 블라인드를 통해 나오는 것처럼 느껴집니다. 볼륨을 조절하며 훨씬 더 재미있게 음악을 즐길 수 있습니다.

09. 360도 완벽한 사운드 스피커

이 제품은 흔하지 않은 큐브 모양입니다. 라인이 깔끔하고 매끄러워 심플하고 모던한 느낌을 주며 완벽한 360도 사운드를 제공합니다. 일반적인 원형 또는 튜브형 스피커에 비해 안정감 있게 자리 잡고 있어 모던하고 심플한 스타일의 집에 잘 어울립니다.

디자인 소스: 무하멧 우준타스

10. 덤벨 블루투스 스피커

스포티함과 테크니컬함을 동시에 느낄 수 있는 새로운 덤벨 모양입니다. 모양이 독특하고 눈에 띄기 쉽습니다. 헬스장과 같은 장소에 잘 어울립니다. 디자인은 신선하고 일반적인 스피커의 모습에서 벗어났습니다.

디자인 소스: 샹 징리