1             喇叭結(jié)構(gòu)依功能劃分有低音,高音tweeter, 戶外擴音用, 微型喇叭, 同軸喇叭, 靜電喇叭等, 其結(jié)構(gòu)會因功能不同而有差異

¯ 通用喇叭單體拆解圖

(圖一)

¯ 通用錐形紙盆喇叭的構(gòu)成要件菜單

 

¯ 高音Tweeter 用的材料構(gòu)成表:

圖二

 

 

 

本文目的是說明要如何清楚的告知喇叭供貨商需求的規(guī)格信息, 讓采購人員依照需求人員開出的菜單挑選合適的供貨商

現(xiàn)在的喇叭產(chǎn)業(yè)經(jīng)2,30年后幾乎都已經(jīng)將各類零件做詳細產(chǎn)業(yè)分工, 例如生產(chǎn)發(fā)音紙盆或錐盆有固定幾家大廠做設(shè)計及開模,產(chǎn)業(yè)分工后才得以大量共享模具, 降低開模的成本, 其它磁鐵, 音圈鐵框, 彈波, 等都有專門的供貨商, 最后才由喇叭組裝廠挑選材料做組裝

 

1             設(shè)定尺寸選擇盆架鐵框

1.1         盆架的材質(zhì)主要分鐵盆/塑料/鋁鑄, 其功能, 成本, 特性各有其特點, 后文會有更詳盡的解釋。

1.2         選擇鐵框需考慮因素如: 成本預(yù)算, 空間限制, 外觀質(zhì)感, 功率大小, 音箱形式, 特性功能取向, 紙盆限制, 尺寸大小限制, 鎖附固定條件等因素。

1.3         跟供貨商要求提供參考外型圖

 

 

2             選擇喇叭型式: 需告知喇叭的主功能如下

喇叭功能種類如下

其它如靜電式/ 絲帶式/ 號角式高音等特殊結(jié)構(gòu)的喇叭, 不在此述.

 

 

3.1         阻抗的大小設(shè)定需搭配功率擴大機的負載阻抗需求。

3.2         標(biāo)稱AC 阻抗是以輸入交流信號, 測得阻抗曲線, 以阻抗曲線的最低阻抗值, 才是AC 阻抗值, 一般誤差值 +-20% 。

3.3         直流阻抗值是直流電阻表測得的值, 但此值通常比AC 阻抗稍低, 不能當(dāng)作喇叭的標(biāo)稱阻抗值。

3.4         阻抗通用值是: 2 /3/ 4/ 6 / 8/ 12/ 16/ 24/ 32 ohm,  2 ohm不建議采用, 因為線材的損耗會較高, 而且amplifier 的效率會降低, 失真較大, 如果amplifier 電源電壓太低不得已才會用超低阻抗, 而耳機的喇叭則都使用高阻抗設(shè)計 。

3.5         AC阻抗曲線如下圖: 由粉紅曲線看來最低交流阻抗出現(xiàn)在300~400Hz之間, 8 ohm左右,

(圖3)

3.6         越高頻區(qū)段會因為線圈的電感性而逐漸變高, 因此高頻會因為阻抗的變高而降低輸出效能, 加短路環(huán)可以使高頻阻抗降低, 超高音效率會有一些幫助。

3.7         短音圈設(shè)計(參照長短音圈結(jié)構(gòu)圖 page- ??) 線圈圈數(shù)較少, 而且線圈皆處于磁隙內(nèi), 超高頻阻抗的提升比率較不明顯, 因此Tweeter高音喇叭其線圈都使用這種設(shè)計, 高頻響應(yīng)較佳。

3.8         音圈架的材質(zhì)選擇: 需根據(jù)喇叭特性, 單價預(yù)算指定音圈材質(zhì)

3.8.1        紙質(zhì): 最便宜, 較不耐高熱, 但通常僅適用于小功率喇叭3W以下的小喇叭, 高耐熱紙管 可以承受 5W 以上

3.8.2        鋁管(ASV): 價格次之, 散熱佳, 剛性夠, 缺點是導(dǎo)電, 因此鋁管需做環(huán)狀絕緣

3.8.3        其它如碳纖維, KSV、TSV、BASV等各種材質(zhì)楊聲器音圈屬于耐熱質(zhì)輕適用于tweeter 用途, 單價較高

3.8.4        音圈打孔: 主要是有助于音圈的散熱, 其次是消除音圈內(nèi)部的封閉空間產(chǎn)生的空腔共鳴

 

       

 

 

4.1         此值決定影響低頻的延伸效果Fo 低, 低頻端會比較好, 負面影響是Fo 太低時紙盆沖程較大, 音圈比較容易沖出有效的扇區(qū)造成失真。

4.2         喇叭越大, 通常Fo會更低, 喇叭尺寸大小, 例如2吋直徑的喇叭, 很難將Fo 做到100Hz 以下。

4.3         一般Fo 與單體尺寸的相對關(guān)系, 下表為通用范例值

 

4.4         Fo 的訂定需根據(jù)音箱的條件, 擴大機的輸出大小, 尺寸, 磁鐵條件等有相關(guān)

4.5         Fo 太低, Q值太高, 會造成大功率失真加大

 

5.1         此值的定義有兩種:

5.1.1        額定不失真的功率: 此功率是指當(dāng)輸入此功率可以達到喇叭失真<THD 10% @ Fo 頻率點。

5.1.2        額定承受功率: 通常也被定義為在此功率條件下, 喇叭可以承受96Hours 連續(xù)白噪音的功率測試, 而喇叭不燒毀。

 

6.1         此值的定義有兩種:

6.1.1        通常也被定義為在此功率條件下, 喇叭可以承受96Hours 連續(xù)白噪音的功率測試, 而喇叭不燒毀。如果Amplifier的額定輸出功率為50W @THD=10%, 則喇叭額定承受功率須設(shè)定在rated power 50W, 喇叭的最大承受功率必須設(shè)計在Rated power x1.5倍 =75W, 這是比較安全的設(shè)計, 確保喇叭長時間過載也不致于燒毀

6.1.2        另一種定義是以輸入100Hz 50mSec 連續(xù)的Tone burst signal 下喇叭不燒毀, 意思是瞬間功率承受值, 但是這規(guī)格的標(biāo)示, 無法確保單體在實際應(yīng)用不被燒毀。

 

7.1         需求時需明白告知要求的音質(zhì)音色重點。例如: 中音用, 中音的動態(tài)反應(yīng)要快,或效率要高, 低失真特性, 頻寬要足……每個要求都會有相互影響, 如果有經(jīng)驗的設(shè)計者應(yīng)該能夠選定合適的喇叭錐盆材質(zhì)及其它零件用料, 材料選定后期頻率響應(yīng)或音質(zhì)特色也大致被定型。

7.2         可以提供參考單體的特性做基準(zhǔn), 再做修改如此可縮減開發(fā)時程。

7.3         單體的頻率響應(yīng)跟裝箱后的特性, 會有很大差異, 最終還是頻率響應(yīng)須搭配音箱測試后再做修整。

7.4         頻率響應(yīng)的范圍是以平均效率為基準(zhǔn)線, 在音頻響應(yīng)的-10dB of SPL level 為標(biāo)示范圍, 如果High end 級的喇叭, 有的要求例如 60~18kHz (+-3dB) 其標(biāo)示指的是此區(qū)間的頻率響應(yīng)上下誤差< +-3dB, 有的可標(biāo)示如(1/5 OCT以上)

7.5         OCT 是每倍頻的單位, 例如 1kHz~2kHz 就是1個OCL, 5kHz~7.5kHz= 1/2 OCL, 頻率響應(yīng)很難確保整體沒有超過規(guī)范限制的范疇, 如果向下圖, 有很窄的曲線越出限制線, 實際聆聽的差異是不大的, 因此在設(shè)定管制線時, 會在曲線管制OCT 的范圍值, OCT 越小則管制規(guī)格越嚴, 喇叭測試儀器可以設(shè)定(smooth curve)將非常尖銳的響應(yīng)特性濾除 。

7.6         不同單體有不同的頻率范圍要求, 舉些例子參考

 

 

 

8.1         影響效率大小的因素依序為紙盆直徑—磁場磁通密度--- 音圈條件—導(dǎo)磁效率。

8.2         喇叭越大則一樣的紙盆機械移動能量, 大喇叭所發(fā)出的音量(效率) 自然比小喇叭要高, 通常喇叭呎吋跟效率的范例值如下(unit: dB/W/M) 。

8.3         上列為一般喇叭的效率值, 不可能要求3 inches 喇叭能達到90dB/w/m 的境界。

8.4         共振式喇叭可以在某一窄波使用共鳴方式達到6~10dB 的增強效果, 例如BUZZER蜂鳴器。

8.5         一樣尺寸條件下若要加強輸出效率, 則從磁場條件著手才有明顯效果, 當(dāng)然SPL越高相對成本更高。

8.6         SPL 效率的標(biāo)示及測量: 標(biāo)示單位為(dB/W/M) 中低音/全音域/低音喇叭取平均效率, 以600/700/800/1000 四個點的平均作為效率標(biāo)示, Tweeter 則以3k/4k/5k/6k 四點做平均

 

 

9.1         磁鐵分外磁式及內(nèi)磁式, 材質(zhì)主要種類有鐵氧體(ferrite) / 鋁鎳鈷磁鐵Alnico/ 稀土類釹鐵硼(NdFeB) 。

9.2         鐵粉芯磁鐵都是作成外磁式如圖, 如果要防磁則需加逆磁鐵結(jié)構(gòu)。

9.3         鐵粉心根據(jù)材質(zhì)差異, 磁通密度分好幾種等級, 耐溫特性佳, 規(guī)格表列如下。

9.4         稀土類銣鐵硼是目前磁鐵最高等級, 磁通密度比鐵粉芯磁鐵高出十倍, 但是由于物料管制問題2011年價格較一年前漲了10倍以上, 低單價產(chǎn)品避免用此材料。

9.5         稀土類銣鐵硼耐溫特性較差, 在持續(xù)高溫的環(huán)境下, 會產(chǎn)生磁衰退現(xiàn)象, 所以耐溫特性及磁通密度也分好幾種等級。

9.6         磁鐵價格通常是以重量計價。

9.7         需求喇叭需根據(jù)使用環(huán)境去 指定喇叭的磁鐵型式或尺寸, 耐溫等級, 防磁特性與否等信息。

 

釹鐵硼(NdFeB)一般磁材性能:
牌號	剩磁	矯頑力	內(nèi)稟矯頑力	最大磁能積	最高工作溫度
	Br	Hcb	Hcj	（ BH ） max	Tw
	mT	kA/m	kA/m	kJ/m3
	(kGs)	(kOe)	(kOe)	(MGOe)
N35	1170-1220	≥ 868	≥ 955	263-287	80 ℃
	(11.7-12.2)	( ≥ 10.9)	( ≥ 12)	(33-36)
N38	1220-1250	≥ 899	≥ 955	287-310	80 ℃
	(12.2-12.5)	( ≥ 11.3)	( ≥ 12)	(36-39)
N40	1250-1280	≥ 907	≥ 955	302-326	80 ℃
	(12.5-12.8)	( ≥ 11.4)	( ≥ 12)	(38-41)
N42	1280-1320	≥ 915	≥ 955	318-342	80 ℃
	(12.8-13.2)	( ≥ 11.5)	( ≥ 12)	(40-43)
N45	1320-1380	≥ 923	≥ 955	342-366	80 ℃
	(13.2-13.8)	( ≥ 11.6)	( ≥ 12)	(43-46)
N48	1380-1420	≥ 923	≥ 955	366-390	80 ℃
	(13.8-14.2)	( ≥ 11.6)	( ≥ 12)	(46-49)
N50	1400-1450	≥ 796	≥ 876	382-406	60 ℃
	(14.0-14.5)	( ≥ 10.0)	( ≥ 11)	(48-51)
N52	1430-1480	≥ 796	≥ 876	398-422	60 ℃
	(14.3-14.8)	( ≥ 10.0)	( ≥ 11)	(50-53)
33M	1130-1170	≥ 836	≥ 1114	247-263	100 ℃
	(11.3-11.7)	( ≥ 10.5)	( ≥ 14)	(31-33)
35M	1170-1220	≥ 868	≥ 1114	263-287	100 ℃
	(11.7-12.2)	( ≥ 10.9)	( ≥ 14)	(33-36)
38M	1220-1250	≥ 899	≥ 1114	287-310	100 ℃
	(12.2-12.5)	( ≥ 11.3)	( ≥ 14)	(36-39)
40M	1250-1280	≥ 923	≥ 1114	302-326	100 ℃
	(12.5-12.8)	( ≥ 11.6)	( ≥ 14)	(38-41)
42M	1280-1320	≥ 955	≥ 1114	318-342	100 ℃
	(12.8-13.2)	( ≥ 12.0)	( ≥ 14)	(40-43)
45M	1320-1380	≥ 995	≥ 1114	342-366	100 ℃
	(13.2-13.8)	( ≥ 12.5)	( ≥ 14)	(43-46)
48M	1360-1430	≥ 1027	≥ 1114	366-390	100 ℃
	(13.6-14.3)	( ≥ 12.9)	( ≥ 14)	(46-49)
50M	1400-1450	≥ 1033	≥ 1114	382-406	100 ℃
	(14.0-14.5)	( ≥ 13.0)	( ≥ 14)	(48-51)
35H	1170-1220	≥ 868	≥ 1353	263-287	120 ℃
	(11.7-12.2)	( ≥ 10.9)	( ≥ 17)	(33-36)
38H	1220-1250	≥ 899	≥ 1353	287-310	120 ℃
	(12.2-12.5)	( ≥ 11.3)	( ≥ 17)	(36-39)
40H	1250-1280	≥ 923	≥ 1353	302-326	120 ℃
	(12.5-12.8)	( ≥ 11.6)	( ≥ 17)	(38-41)
42H	1280-1320	≥ 955	≥ 1353	318-342	120 ℃
	(12.8-13.2)	( ≥ 12.0)	( ≥ 17)	(40-43)
45H	1320-1360	≥ 963	≥ 1353	342-366	120 ℃
	(13.2-13.6)	( ≥ 12.1)	( ≥ 17)	(43-46)
48H	1370-1430	≥ 995	≥ 1353	366-390	120 ℃
	(13.7-14.3)	( ≥ 12.5)	( ≥ 17)	(46-49)
35SH	1170-1220	≥ 876	≥ 1592	263-287	150 ℃
	(11.7-12.2)	( ≥ 11.0)	( ≥ 20)	(33-36)
38SH	1220-1250	≥ 907	≥ 1592	287-310	150 ℃
	(12.2-12.5)	( ≥ 11.4)	( ≥ 20)	(36-39)
40SH	1240-1280	≥ 939	≥ 1592	302-326	150 ℃
	(12.5-12.8)	( ≥ 11.8)	( ≥ 20)	(38-41)
42SH	1280-1320	≥ 987	≥ 1592	318-342	150 ℃
	(12.8-13.2)	( ≥ 12.4)	( ≥ 20)	(40-43)
45SH	1320-1380	≥ 1003	≥ 1592	342-366	150 ℃
	(13.2-13.8)	( ≥ 12.6)	( ≥ 20)	(43-46)
28UH	1020-1080	≥ 764	≥ 1990	207-231	180 ℃
	(10.2-10.8)	( ≥ 9.6)	( ≥ 25)	(26-29)
30UH	1080-1130	≥ 812	≥ 1990	223-247	180 ℃
	(10.8-11.3)	( ≥ 10.2)	( ≥ 25)	(28-31)
33UH	1130-1170	≥ 852	≥ 1990	247-271	180 ℃
	(11.3-11.7)	( ≥ 10.7)	( ≥ 25)	(31-34)
35UH	1180-1220	≥ 860	≥ 1990	263-287	180 ℃
	(11.8-12.2)	( ≥ 10.8)	( ≥ 25)	(33-36)
38UH	1220-1250	≥ 876	≥ 1990	287-310	180 ℃
	(12.2-12.5)	( ≥ 11.0)	( ≥ 25)	(36-39)
40UH	1240-1280	≥ 899	≥ 1990	302-326	180 ℃
	(12.5-12.8)	( ≥ 11.3)	( ≥ 25)	(38-41)
28EH	1040-1090	≥ 780	≥ 2388	207-231	200 ℃
	(10.4-10.9)	( ≥ 9.8)	( ≥ 30)	(26-29)
30EH	1080-1130	≥ 812	≥ 2388	223-247	200 ℃
	(10.8-11.3)	( ≥ 10.2)	( ≥ 30)	(28-31)
33EH	1130-1170	≥ 876	≥ 2388	247-271	200 ℃
	(11.3-11.7)	( ≥ 10.5)	( ≥ 30)	(31-34)
35EH	1170-1220	≥ 876	≥ 2388	263-287	200 ℃
	(11.7-12.2)	( ≥ 11.0)	( ≥ 30)	(33-36)
38EH	1220-1250	≥ 899	≥ 2388	287-310	200 ℃
	(12.2-12.5)	( ≥ 11.3)	( ≥ 30)	(36-39)
28AH	1040-1090	≥ 787	≥ 2624	207-231	230 ℃
	(10.4-10.9)	( ≥ 9.9)	( ≥ 33)	(26-29)
30AH	(1080-1130)	≥ 819	≥ 2624	223-247	230 ℃
	(10.8-11.3)	( ≥ 10.3)	( ≥ 33)	(28-31)
33AH	1130-1170	≥ 843	≥ 2624	247-271	230 ℃
	(11.3-11.7)	( ≥ 10.6)	( ≥ 33)	(31-34)

 

 

10.1     信賴性測試: 以PINK noise 用額定功率測試96 or 48 hours

10.2     大部分的喇叭信賴性問題是出現(xiàn)在引線長期震動下斷裂, 需注意引線的材質(zhì)會影響喇叭的信賴性.

10.3     音圈溫度的測試: 利用溫度電阻法去計算長時間高功率輸入后的線圈溫度, 確保線圈不會使音圈架燒壞, 或超過線圈漆包線的破壞溫度

T2— 試驗結(jié)束時的線圈組溫度 ℃.   T1— 測定前冷態(tài)電阻時的環(huán)境溫度

 

 

11.1     工作溫度分一般工作溫度85度以下, 高工作溫度105度以上, 工作溫度取決于跟線圈的消耗功率產(chǎn)生的溫度, 越高的功率, 要求磁鐵的耐溫要更高。

11.2     汽車用因喇叭長處在高溫的環(huán)境, 所以磁鐵需使用120度以上的高耐溫磁鐵, (釹鐵硼(NdFeB)耐溫特性較一般鐵氧體磁鐵差。

11.3     低溫對磁鐵無影響。

 

 

喇叭如果使用在有灰塵, 鐵粉屑的環(huán)境下, 需特別說明有防塵要求。

 

13.1     喇叭使用的產(chǎn)品如果有防水要求, 則需告知防水等級 IPX4 (JIS-4) or IPX3 (JIS-3)

13.2     防水的喇叭紙盆及懸邊, 鐵框都要有配套設(shè)計, 防水的紙盆材質(zhì)有Mylar, Polypropylene Cone (PP), paper coating, ABS射出成型, 及鋁,鈦金屬類…等選擇

13.3     既然是防水要求, 也要注意鐵盆Frame 的防銹問題, 需請廠商提供鹽霧高溫試驗測試報告

某些塑料或PP的喇叭錐盆材料, 若其喇叭使用環(huán)境需長期暴露在日照或子外光線強的地方時, 需跟供貨商強調(diào)需加防紫外線的材料, 否則錐盆材質(zhì)很容易脆裂

 

15.1     指向性的用意是當(dāng)人耳位置若不在喇叭的正前方時, 也要有很好的高頻響應(yīng)曲線

15.2     指向性一般是越寬越好, 指向性越寬卻會使高頻能源分散

 

16.1     需求樣品需跟廠商聲明用途及訴求特性的重點, 例如效率, 成本, 外型, 耐環(huán)境, 注重低音, 小體積….等, 讓供貨商清楚的了解喇叭的用途應(yīng)用面的訴求。

16.2     如果有音箱則需告知音箱的容積, 材質(zhì), 大略形狀, 如此喇叭供貨商比較能抓住設(shè)計方向, 找到最合適的材料。

 

17.1     透過喇叭音箱設(shè)計輔助軟件應(yīng)用時, 則其程序需要一些S 參數(shù)數(shù)據(jù)時,可以請廠商提供

17.2     主要的參數(shù)有

17.2.1    Fs: free air resonant frequency

17.2.2    Qts: Free air resonance

17.2.3    Qes :電子Q值

17.2.4    Qms: 機構(gòu)Q 值

17.2.5    Vas: volume suspension(音箱等效容積)

 

18.1     當(dāng)喇叭防塵蓋跟音圈間會形成一個氣密區(qū)如下圖,此氣密區(qū)除了會阻礙紙盆震動運作,也會造成共鳴腔影響頻率響應(yīng)。

圖(5)

18.2     克服的方法有三種,

18.2.1     可以在音圈頸部開幾個洞當(dāng)透氣孔, 此方式有利于減輕音圈重量, 改善散熱, 不過負面影響是將低音圈的剛性, 紙管式音圈不適合開洞。

18.2.2    或者如上圖在T鐵中央部份開一個洞作透氣, 此透氣孔需加 泡棉防止異物或鐵屑進入, 需求時需說明要不要透氣孔, 此項對策適合大功率喇叭, 當(dāng)音圈不適合開洞的條件。

18.2.3    透氣式防塵蓋: 采用網(wǎng)狀防塵蓋, 可以達到防塵及透氣的目的, 不過現(xiàn)在的喇叭很少采用這樣的設(shè)計。

 

19.1     如果結(jié)構(gòu)有限高問題, 則需再樣品需求數(shù)據(jù)內(nèi)記載限高或其它尺寸的限制要求。

 

20.1     根據(jù)音箱組裝方式要求供貨商提供被貼泡棉, 小喇叭有些是由內(nèi)往外鎖附在音箱, 則防漏氣泡棉或橡皮墊, 應(yīng)在frame 的前面。

 

21         告知歐規(guī)環(huán)保規(guī)格Rohs, Pb free 等要求及附上材料證明資料, 屬強制性。

 

22.1     承認作業(yè)之前, 需主動告知供貨商喇叭的印刷內(nèi)容, 字形規(guī)格等

22.2     主要印刷內(nèi)容: 料號﹑阻抗﹑功率(額定功率) 。

22.3     次要印刷內(nèi)容: 品牌﹑批號(例如1125---2010年第25周)。

 

23.1     一般公司行政需有6份 (現(xiàn)在都是用電子PDF文件) 。

23.2     實際承認樣品 6 pcs (承認及測試驗證用) 。

23.3     承認的樣品, 一組給IQC 質(zhì)量進料管制單位, 2組給設(shè)計擔(dān)當(dāng)單位, 一組寄回給供應(yīng)廠商留存, 其它2個sample 需存檔備查。

23.4     承認樣品會因為儲藏時間太久, 材料會變值, 因此需每5年需重新更替一次, 樣品需詳載承認或更新日期。

 

24.1     價格大都是跟及質(zhì)量相互拉扯, 除了上述規(guī)格告知供貨商外, 單價預(yù)算要先跟廠商有個底, 如此廠商在挑選材料可以折衷, 否則通常做出來的單價會比期望的貴

24.2     組裝廠如果是挑選現(xiàn)有通用(共享)材料, 其單價正所謂 ”死豬價” , 所有材料成本+組裝成本+耗材+管銷費用+ 10% 利潤+ 運輸費 +稅務(wù)后, 就是單體價格, 如果使用的材料非通用品, 而是訂制 或特別開發(fā)的材料, 那單價的差異就非常大

24.3     提供參考外型, 或參考單體, 如此可以縮短喇叭單體的開發(fā)時程