專利名稱：發(fā)聲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)聲裝置，尤其涉及一種基于熱聲效應(yīng)的熱致發(fā)聲裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)聲裝置包括一產(chǎn)生聲波的發(fā)聲元件，該發(fā)聲裝置在接收到一外部信號后驅(qū)動所 述發(fā)聲元件發(fā)出聲波?，F(xiàn)有的發(fā)聲元件，如電動式、靜電式及壓電式，大都采用振膜振動發(fā) 出聲音，而振膜的振動需要一驅(qū)動裝置，因此現(xiàn)有的發(fā)聲裝置結(jié)構(gòu)較為復雜。范守善等人于2008年10月29日公開了一種熱致發(fā)聲裝置，該熱致發(fā)聲裝置采 用一熱致發(fā)聲兀件° 請參見文獻"Flexible, Stretchable, TransparentCarbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，F(xiàn)an et al.，Nano Letters，Vol.8 (12)，4539-4545(2008)。該 熱致發(fā)聲元件利用熱聲原理，采用具有極大比表面積及極小單位面積熱容的碳納米管結(jié)構(gòu) 所制成。該碳納米管結(jié)構(gòu)通過至少二電極接收到一外部信號后，與周圍介質(zhì)迅速發(fā)生熱交 換，從而改變周圍介質(zhì)的密度而發(fā)出聲波，且該聲波的強度與發(fā)聲頻率均在人耳所能感知 的范圍。然而，該熱致發(fā)聲元件在與周圍介質(zhì)分子發(fā)生熱交換的過程中，會產(chǎn)生的熱輻射， 從而使所述熱致發(fā)聲裝置的溫度過高，從而影響所述熱致發(fā)聲裝置的使用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種具有散熱功能的熱致發(fā)聲裝置。一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)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(shè)置且與所述熱致發(fā)聲元件電連接。所述熱致發(fā)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(fā)聲元件相對且間隔設(shè)置?！N熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；多個第一電極及多個第二電極平 行且交替間隔設(shè)置，所述熱致發(fā)聲元件鋪設(shè)并電連接于所述多個第一電極及多個第二電 極。所述熱致發(fā)聲裝置還包括一散熱裝置，所述熱致發(fā)聲元件與所述散熱裝置間隔設(shè)置，所 述散熱裝置包括一基座、多個熱管以及多個散熱片，所述熱管固定于所述基座，所述多個散 熱片平行等間距固設(shè)于所述多個熱管。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述熱致發(fā)聲裝置在所述熱致發(fā)聲元件的一側(cè)設(shè)有一散熱裝 置。該散熱裝置吸收所述熱致發(fā)聲元件所散發(fā)出的熱量，并將所吸收的熱量散發(fā)到外界， 從而降低所述熱致發(fā)聲裝置工作時的溫度，提高了該熱致發(fā)聲裝置的使用壽命以及工作效率。


圖1是本發(fā)明第一實施例熱致發(fā)聲裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中熱致發(fā)聲裝置沿II-II線的剖視圖。圖3是圖1中熱致發(fā)聲裝置的熱致發(fā)聲元件采用的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖4是圖3中碳納米管拉膜中的部分碳納米管片段的放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明第一實施例的熱致發(fā)聲裝置采用散熱風扇時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明第二實施例熱致發(fā)聲裝置的立體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖7是圖6中的熱致發(fā)聲裝置沿VI-VI線的剖視圖。圖8是本發(fā)明第三實施例熱致發(fā)聲裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是圖8中的熱致發(fā)聲裝置沿VIII-VIII線的剖視圖。圖10是本發(fā)明第三實施例熱致發(fā)聲裝置的散熱裝置中的熱管的放大結(jié)構(gòu)示意 圖。圖11是本發(fā)明第三實施例熱致發(fā)聲裝置的立體結(jié)構(gòu)的仰視圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施例的熱致發(fā)聲裝置。請參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實施例提供一種熱致發(fā)聲裝置10包括一信號輸入 裝置12、一熱致發(fā)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(fā)聲元件14通過兩個支撐體16設(shè)置在散熱裝置18上并與散熱裝置 18之間形成一間距，而該信號輸入裝置12通過導線149等與設(shè)置在該熱致發(fā)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(fā)聲裝置10的各個元件的具體結(jié)構(gòu)作 簡要說明。所述散熱裝置18包括一基座185以及若干散熱片188。在本實施例中，所述基座 185為一平板結(jié)構(gòu)，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、鋁等制 成。所述基座185的面積可以根據(jù)實際需要設(shè)置，只要不小于所述熱致發(fā)聲元件14的面積 即可。例如，所述基座185可以為銅板；優(yōu)選地，銅板的厚度可以在1毫米 5毫米范圍內(nèi)， 這樣設(shè)置，既可以滿足發(fā)聲裝置10整體的散熱要求，又可以降低發(fā)聲裝置10整體的尺寸如 厚度從而使發(fā)聲裝置10輕型化，而且可以通過控制銅板的厚度來降低發(fā)聲裝置10整體的 成本。由于本實施例中采用對遠紅外線吸收較弱的銅板制作基座185，所述熱致發(fā)聲元件 14在工作時散發(fā)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還包括多個散熱片188，所述多個散熱片188設(shè)置于基座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 1毫米的銅片。所述多個散熱片188 可以通過螺栓或者焊接的方式固定于所述基座185的第二表面186。所述散熱片188也可 以與所述基座185 —體成型，從而形成于所述第二表面186。所述散熱片188可以將所述熱 致發(fā)聲元件14在工作時散發(fā)出來的熱量散發(fā)到外界環(huán)境中。所述支撐體16間隔設(shè)置于所述基座185的第一表面184，對所述熱致發(fā)聲元件14 提供支撐。所述支撐體16可以通過絕緣膠粘附于所述第一表面184，也可以通過螺栓固定 于所述基座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(fā)聲元件14，均可作為本發(fā)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，如塑料或樹脂。當所述熱致發(fā)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(shè)置多個支撐體16。本實施例中，所述的支撐體16為長方 體，且采用石英制成。定義圖1中多個散熱片188排列的方向為所述熱致發(fā)聲元件14的長 度方向，圖1中的多個散熱片188排列的方向為支撐體16的寬度方向，支撐體16的長度大 于等于所述熱致發(fā)聲元件14的寬度，這樣可以保證所述熱致發(fā)聲元件14穩(wěn)定地設(shè)置在所 述支撐體16。所述熱致發(fā)聲元件14平行于基座185，鋪設(shè)于所述支撐體16。所述熱致發(fā)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(fā)聲元件14通過支撐體16提 供支撐，并與所述基座185的第一表面184間隔相對。所述發(fā)聲元件14可以通過粘結(jié)劑固 定于支撐體16。所述熱致發(fā)聲元件14為利用熱聲原理發(fā)聲的熱致發(fā)聲元件。該熱致發(fā)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(fā)聲元件14的單位面積熱容 小于2X10—4焦耳每平方厘米開爾文。優(yōu)選地，所述熱致發(fā)聲元件14為由多個碳納米管形 成的碳納米管結(jié)構(gòu)，且該碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容小于1. 7X ΙΟ"6焦耳每平方厘米開 爾文。所述碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀、線狀或其它形狀，且具有較大的比表面積。該碳納米管 結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜、至少一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)或其組合。具體地，所述碳納米管結(jié) 構(gòu)可包括多個平行且無間隙鋪設(shè)或/和重疊鋪設(shè)的碳納米管膜。所述碳納米管結(jié)構(gòu)可包括 多個平行設(shè)置、交叉設(shè)置或按一定方式編織的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管結(jié)構(gòu)也可 包括至少一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述至少一碳納米管膜表面。所述多個碳納米管線狀 結(jié)構(gòu)可平行設(shè)置、交叉設(shè)置或按一定方式編織設(shè)置在所述碳納米管膜表面。所述碳納米管 結(jié)構(gòu)的厚度(線狀結(jié)構(gòu)時即為直徑)為0.5納米 1毫米。優(yōu)選地，該碳納米管結(jié)構(gòu)的厚 度為0. 5微米。所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容可小于2X 10_4焦耳每平方厘米開爾文。 優(yōu)選地，所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容小于1.7X10—6焦耳每平方厘米開爾文。所述 碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或 多種。所述單壁碳納米管的直徑為0. 5納米 50納米，所述雙壁碳納米管的直徑為1. 0納 米 50納米，所述多壁碳納米管的直徑為1. 5納米 50納米。所述碳納米管膜包括均勻分布的碳納米管，碳納米管之間通過范德華力緊密結(jié) 合。該碳納米管膜中的碳納米管為無序或有序排列。所謂無序是指碳納米管的排列方向無 規(guī)則。所謂有序是指碳納米管的排列方向有規(guī)則。具體地，當碳納米管結(jié)構(gòu)包括無序排列 的碳納米管時，碳納米管相互纏繞或者各向同性排列；當碳納米管結(jié)構(gòu)包括有序排列的碳 納米管時，碳納米管沿一個方向或者多個方向擇優(yōu)取向排列。所述碳納米管膜包括碳納米管拉膜、碳納米管碾壓膜、碳納米管絮化膜及長碳納 米管膜中的一種或多種。所述碳納米管拉膜中包括多個大致平行的碳納米管沿同一方向擇 優(yōu)取向排列。所述碳納米管碾壓膜包括均勻分布的碳納米管，碳納米管各向同性，沿同一方 向或不同方向擇優(yōu)取向排列。碳納米管絮化膜包括相互纏繞的碳納米管。所述碳納米管之 間通過范德華力相互吸引、纏繞，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管膜各向同性。所述碳納 米管膜中的碳納米管為均勻分布，無規(guī)則排列，形成大量的微孔結(jié)構(gòu)，微孔孔徑大約小于10 微米。所述長碳納米管膜包括多個擇優(yōu)取向排列的碳納米管。所述多個碳納米管之間相互平行，并排設(shè)置且通過范德華力緊密結(jié)合。所述多個碳納米管具有大致相等的長度，且其長 度可達到毫米量級。碳納米管膜的長度可與碳納米管的長度相等，故至少有一個碳納米管 從碳納米管膜的一端延伸至另一端，從而跨越整個碳納米管膜。本實施例中，所述熱致發(fā)聲元件14包括至少一鋪設(shè)在所述支撐體16上的碳納米 管拉膜，該碳納米管拉膜中包括多個大致平行的碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向排列。優(yōu)選 地，所述碳納米管拉膜包括多個大致平行的碳納米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，所述碳納米管拉膜的厚度為0. 01 100微米。該碳納米管拉膜通過 拉取一碳納米管陣列直接獲得。該碳納米管拉膜包括多個擇優(yōu)取向排列的碳納米管，且碳 納米管之間通過范德華力首尾相連。請一并參閱圖4，具體地，每一碳納米管拉膜包括多個連續(xù)且定向排列的碳納米管 片段143。該多個碳納米管片段143通過范德華力首尾相連。每一碳納米管片段143包括 多個相互平行的碳納米管145，該多個相互平行的碳納米管145通過范德華力緊密結(jié)合。 該碳納米管片段143具有任意的寬度、厚度、均勻性及形狀。該碳納米管拉膜中的碳納米 管145沿同一方向擇優(yōu)取向排列?？梢岳斫?，通過將多個碳納米管拉膜平行且無間隙鋪設(shè) 或/和重疊鋪設(shè)，可以制備不同面積與厚度的碳納米管結(jié)構(gòu)。當碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個重 疊設(shè)置的碳納米管拉膜時，相鄰的碳納米管拉膜中的碳納米管的排列方向形成一夾角β， 0° < β <90°。多層重疊設(shè)置的碳納米管膜，尤其是多層交叉設(shè)置的碳納米管膜相對單 層碳納米管膜具有更高的強度，可確保碳納米管結(jié)構(gòu)不被破壞或改變。優(yōu)選地，所述碳納米 管結(jié)構(gòu)中的碳納米管膜的層數(shù)大于10層。所述碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)及其制備方法請參見范 守善等人于2007年2月9日申請的第CN101239712A號中國公開專利申請，“碳納米管薄膜 結(jié)構(gòu)及其制備方法”(申請人清華大學，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司)。請參閱圖5，本實施例中的熱致發(fā)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與所述多個散熱片188間隔設(shè)置?？梢岳斫庠撋犸L扇19可以通過卡扣固 定于所述散熱片188，并與所述散熱片188形成一定間隔。該散熱風扇19通過對所述多個 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(shè)置，且分別對應(yīng)一個支撐體16，并與 所述熱致發(fā)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(jié)構(gòu)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、碳納 米管、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、 塊狀或其它形狀中的一種。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(fā)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(yīng)。本實施例中，所述熱致發(fā)聲元件14為碳納米管拉膜，碳納米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，并通過所述第一電極142和第二電極144固定 于所述支撐體16表面。由于碳納米管具有極大的比表面積，在范德華力的作用下，該碳納 米管拉膜本身有很好的粘附性，故采用該碳納米管拉膜作熱致發(fā)聲元件14時，所述第一電 極142和第二電極144與所述碳納米管拉膜之間可以直接粘附固定，并形成很好的電接觸。
另外，所述第一電極142和第二電極144與所述熱致發(fā)聲元件14之間還可以進一 步包括一導電粘結(jié)層(圖未示)。所述導電粘結(jié)層可設(shè)置于所述熱致發(fā)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(jié)層在實現(xiàn)第一電極142和第二電極 144與所述熱致發(fā)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(fā)聲元件14更好地固定。本實施例中，所述導電粘結(jié)層材料為銀膠。所述信號輸入裝置12通過所述第一電極142以及第二電極144輸入音頻電信號 或交流電信號給所述熱致發(fā)聲元件14，所述熱致發(fā)聲元件14將該音頻電信號或交流電信 號轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽ㄟ^加熱改變周圍介質(zhì)的密度而發(fā)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與所述信號輸入裝置12的兩端電連接，用于將所述信號輸入 裝置12產(chǎn)生的信號傳輸?shù)剿鰺嶂掳l(fā)聲元件14中。可以理解，根據(jù)信號輸入裝置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(jié)構(gòu)。當輸入信號為光或電磁波等信號時，所述信號輸入裝置12可 直接輸入信號給所述熱致發(fā)聲元件14，無需電極及導線。本發(fā)明實施例中，該熱致發(fā)聲裝置10的熱致發(fā)聲元件14為一平面碳納米管結(jié)構(gòu)， 所述熱致發(fā)聲元件14的發(fā)聲原理為“電-熱_聲”的轉(zhuǎn)換。該碳納米管結(jié)構(gòu)由均勻分布的 碳納米管組成，且該碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀或線狀、且具有較大的比表面積，故該碳納米管結(jié) 構(gòu)具有較小的單位面積熱容和較大的散熱表面，在輸入信號后，碳納米管結(jié)構(gòu)可迅速升降 溫，產(chǎn)生周期性的溫度變化，并和周圍介質(zhì)快速進行熱交換，使周圍介質(zhì)的密度周期性地發(fā) 生改變，進而發(fā)出聲音。所述散熱裝置18靠近所述熱致發(fā)聲元件14的第一表面184吸收 所述熱致發(fā)聲元件14散發(fā)出來的熱量升溫。所述散熱裝置18上的多個散熱片188將該熱 致發(fā)聲元件14所散發(fā)出來的熱量快速的傳遞到外界環(huán)境中，從而降低該熱致發(fā)聲元件14 的溫度，進一步降低該熱致發(fā)聲裝置10周圍的溫度。從而，可以提高該熱致發(fā)聲元件14和 周圍介質(zhì)的熱交換效率，使得該熱致發(fā)聲元件14獲得更好的發(fā)聲效果。請參閱圖6及圖7，本發(fā)明第二實施例提供一種熱致發(fā)聲裝置20。第二實施例的 熱致發(fā)聲裝置20同第一實施例的的熱致發(fā)聲裝置10的結(jié)構(gòu)類似，主要區(qū)別在于，第二實施 例包括多個第一電極242以及多個第二電極244。所述熱致發(fā)聲裝置20包括一信號輸入裝置(圖未示)、一熱致發(fā)聲元件24、多個 第一電極242、多個第二電極244以及一散熱裝置28。所述熱致發(fā)聲元件24通過所述多個 第一電極242、多個第二電極244與所述散熱裝置28間隔設(shè)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(jié)構(gòu)。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(jù)實際需要設(shè)計，只要不小于所述熱致發(fā)聲元件24的 面積即可。所述基座285為絕緣材料制成，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(shè)置， 既可以滿足熱致發(fā)聲裝置20整體的散熱要求，又可以降低熱致發(fā)聲裝置20整體的尺寸如 厚度從而使發(fā)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(fā)聲裝置20 整體的成本。所述若干散熱片288設(shè)置于所述基座285的第二表面286。散熱片288為金屬片，
8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 1 毫米厚的銅片。所述多個散熱片288可以通過螺栓或者焊接的方式固定于所述基座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于所述基座285的第二表 面286。所述散熱片288可以將所述熱致發(fā)聲元件24在工作時產(chǎn)生出來的熱量傳遞到外界 環(huán)境中。所述第一電極242、第二電極244平行間隔交替設(shè)置于所述基座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，由于本 實施例中基座285為絕緣材料制成，所述第一電極242與所述第二電極244可以很好地實 現(xiàn)電絕緣。所述第一電極242、第二電極244可以通過螺栓固定于所述基座285的第一表 面284，也可以通過粘膠粘結(jié)于所述基座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，可以將多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(fā)聲元件24平行于所述基座285的第一表面284，鋪設(shè)于所述多個第一 電極242、第二電極244上，并與所述第一電極242、第二電極244電連接。所述熱致發(fā)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(shè)置。由于所述 熱致發(fā)聲元件24與所述基座285間隔設(shè)置，在所述熱致發(fā)聲元件24與所述基座285之間 形成一定空間，從而可以有利于該熱致發(fā)聲元件24的發(fā)聲效果。本實施例中，所述熱致發(fā) 聲元件24包括至少一鋪設(shè)在所述第一電極242、第二電極244上的碳納米管拉膜，該碳納 米管拉膜中包括多個大致平行的碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向排列。優(yōu)選地，所述碳納米 管拉膜包括多個大致平行的碳納米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，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(shè)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。制 備所述熱反射層25的材料包括白色金屬、金屬化合物、合金或復合材料。如鉻、鈦、鋅、鋁、 金、銀、鋁鋅合金或包括含氧化鋁的涂料。所述熱反射層25的材料的熱反射率大于百分之 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(fā)聲元件24的間隔相對的基座285的第一表面284設(shè)置一熱反 射層25，可以將所述熱致發(fā)聲元件230向第一表面284發(fā)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的在所述熱致發(fā)聲 元件24工作時的溫度不會過高。所述信號輸入裝置(圖未示)通過所述第一電極242、第二電極244輸入音頻電信 號或交流電信號給所述熱致發(fā)聲元件24，所述熱致發(fā)聲元件24將該音頻電信號或交流電 信號轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，通過加熱改變周圍介質(zhì)的密度而發(fā)出聲波。本實施例中，所述熱致發(fā)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(shè)置。所述第一電極242、第二電極244除了與所述熱致發(fā)聲元件24電連接外，還對所述熱致發(fā)聲元件24提供支撐。所述第一電極242 與所述信號輸入裝置的一端電連接，所述第二電極244與所述信號輸入裝置的另一端電連 接，以使熱致發(fā)聲元件24接入輸入信號。本實施例中，先將不相鄰的兩個第一電極242用 導線連接后與所述信號輸入裝置的一端電連接，剩下的兩個第二電極244用導線連接后與 所述信號輸入裝置的另一端電連接。上述連接方式可實現(xiàn)相鄰電極之間的熱致發(fā)聲元件24 的并聯(lián)。并聯(lián)后的熱致發(fā)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(fā)聲裝置20還可以進一步包括一個散熱風扇，該散 熱風扇與所述多個散熱片288間隔設(shè)置。該散熱風扇通過對所述多個散熱片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(fā)明第三實施例提供一種熱致發(fā)聲裝置30。第三實施例的 熱致發(fā)聲裝置30同第二實施例的的熱致發(fā)聲裝置20的結(jié)構(gòu)類似，主要區(qū)別在于，第三實施 例的熱致發(fā)聲裝置30中的散熱裝置38還包括多個熱管389。所述發(fā)聲裝置30包括一信號輸入裝置(圖未示)、一熱致發(fā)聲元件34、多個第一 電極342、多個第二電極344以及一散熱裝置38。所述熱致發(fā)聲元件34通過所述多個第一 電極342、多個第二電極344與所述散熱裝置38間隔設(shè)置。所述散熱裝置38包括一基座385、若干散熱片388以及若干熱管389。所述若干 熱管389固定于所述基座385，所述若干散熱片388插設(shè)固定于所述若干熱管389。在本實施例中，所述基座385為一平板結(jié)構(gòu)，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(jù)實際需要 設(shè)計，只要不小于所述熱致發(fā)聲元件34的面積即可。所述基座385為絕緣材料制成，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。所述基座 385的厚度為1毫米 5毫米，這樣設(shè)置，既可以滿足發(fā)聲裝置30整體的散熱要求，又可以 降低發(fā)聲裝置30整體的尺寸如厚度從而使發(fā)聲裝置30輕型化，而且可以通過控制陶瓷板 的厚度來降低發(fā)聲裝置30整體的成本。請參閱圖10，是本實施例中所述熱管389結(jié)構(gòu)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(nèi)的工作介質(zhì)3895。所述工作介質(zhì)3895是 流動性好、汽化熱高且化學性質(zhì)穩(wěn)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(chǎn)生相變化，可為水等。該管體3896是由外壁層3892和內(nèi)壁層3894構(gòu)成。外壁層 3892是由鋁或高碳鋼等熱傳導系數(shù)較高的金屬材料制成，其質(zhì)量輕、而且不易被銹蝕。所述 內(nèi)壁層3894較薄，可采用電鍍、置換或以其它多種方式緊密結(jié)合在外壁層3892的內(nèi)表面， 而可將外壁層3892與工作介質(zhì)3895隔開。該內(nèi)壁層3892采用的物質(zhì)也具有良好的熱傳導 性能，并具有與工作介質(zhì)3895相容的特性，即該物質(zhì)與工作介質(zhì)3895不會發(fā)生化學反應(yīng)， 在化學特性上表現(xiàn)出良好的一致性，該種物質(zhì)可為銅或鎳等。同時，所述內(nèi)壁層3892的表 面形成有諸多毛細結(jié)構(gòu)，如毛刺狀凸起(圖未示)，使管體腔室389內(nèi)的工作介質(zhì)3895由蒸 發(fā)端擴散到冷凝端后容易貼附在管體3896的內(nèi)表面3892而成為液態(tài)回流，從而加速管體 3986內(nèi)的熱循環(huán)。請一并參閱圖11，所述多個熱管389的蒸發(fā)端垂直插設(shè)固定于所述基座385的第 二表面386，從而固定于所述基座385上。所述若干散熱片388以相等的間隔套設(shè)并固定在 所述熱管389的冷凝端，從而組成熱管式的散熱器。
10
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 1毫米厚的銅片。所述多個散熱片 388還可以通過螺栓或者焊接的方式固定于所述熱管389的冷凝端。所述第一電極342、第二電極344平行間隔交替設(shè)置于所述基座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，由于本 實施例中基座385為絕緣材料制成，所述第一電極342與所述第二電極344可以很好地實 現(xiàn)電絕緣。所述第一電極342、第二電極344可以通過螺栓固定于所述基座385的第一表 面384，也可以通過粘膠粘結(jié)于所述基座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，可以將多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(fā)聲元件34平行于所述基座385的第一表面384，鋪設(shè)于所述多個第一 電極342、第二電極344，并與所述第一電極342、第二電極344電連接。所述熱致發(fā)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(shè)置。由于所述熱 致發(fā)聲元件34與所述基座385間隔設(shè)置，在所述熱致發(fā)聲元件34與所述基座385之間形 成一定的空間，從而可以有利于該發(fā)聲元件34的發(fā)聲效果。本實施例中，所述熱致發(fā)聲元 件34包括至少一鋪設(shè)在所述第一電極342、第二電極344上的碳納米管拉膜，該碳納米管拉 膜中包括多個大致平行的碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向排列。優(yōu)選地，所述碳納米管拉膜 包括多個大致平行的碳納米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(shè)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。制 備所述熱反射層35的材料包括白色金屬、金屬化合物、合金或復合材料，如鉻、鈦、鋅、鋁、 金、銀、鋁鋅合金或包括含氧化鋁的涂料。所述熱反射層35的材料的熱反射率大于百分之 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(fā)聲元件34的間隔相對的基座385的第一表面384設(shè)置一熱反 射層35，可以將所述熱致發(fā)聲元件34向第一表面384發(fā)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(fā)聲 元件34工作時的溫度不會過高。所述信號輸入裝置(圖未示)通過所述多個第一電極342、多個第二電極344輸入 音頻電信號或交流電信號給所述熱致發(fā)聲元件34，所述熱致發(fā)聲元件34將該音頻電信號 或交流電信號轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，通過加熱周圍介質(zhì)來改變周圍介質(zhì)的密度而發(fā)出聲波。本實施例中，熱致發(fā)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(shè)置。所述第一電極342、第二電極344除了與 所述熱致發(fā)聲元件34電連接外，還對所述熱致發(fā)聲元件34提供支撐。所述第一電極342 與所述信號輸入裝置的一端電連接，所述第二電極344與所述信號輸入裝置的另一端電連 接，以使發(fā)聲元件34接入輸入信號。本實施例中，先將不相鄰的兩個第一電極342用導線 連接后與所述信號輸入裝置的一端電連接，剩下的兩個第二電極344用導線連接后與所述
11信號輸入裝置的另一端電連接。上述連接方式可實現(xiàn)相鄰電極之間的熱致發(fā)聲元件34的 并聯(lián)。并聯(lián)后的熱致發(fā)聲元件34具有較小的電阻，可降低工作電壓?？梢岳斫猓緦嵤├械臒嶂掳l(fā)聲裝置30還可以進一步包括一個散熱風扇，該散 熱風扇與所述多個散熱片388間隔設(shè)置。該散熱風扇通過對所述多個散熱片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(fā)聲裝置30在工作時，熱致發(fā)聲元件34的溫度將會升高，從而 引起周圍溫度周期性的變化，這種周期性的變化同輸入該熱致發(fā)聲元件34的信號一致，實 現(xiàn)發(fā)聲。而支撐所述熱致發(fā)聲元件34的基座385也將會吸收所述熱致發(fā)聲元件34的熱量 從而溫度升高。此時固設(shè)在所述基座385上的熱管389的蒸發(fā)端即隨之受熱，位于該熱管 389蒸發(fā)端空腔3898內(nèi)的液態(tài)的工作介質(zhì)3895將吸附大量的汽化熱使基座385的溫度降 低，該工作介質(zhì)3895吸收熱量變?yōu)闅鈶B(tài)，隨后該工作介質(zhì)3895以氣態(tài)擴散到冷凝區(qū)，并吸 附在管體3896內(nèi)壁層3894的諸多毛細結(jié)構(gòu)表面而冷凝成液態(tài)。在上述過程中工作介質(zhì) 3895放出大量的液化熱，使發(fā)熱元件產(chǎn)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(fā)到外界繼而達成高效快速地散熱。本發(fā)明提供的熱致發(fā)聲裝置在所述熱致發(fā)聲元件的一側(cè)設(shè)有一散熱裝置。該散熱 裝置吸收所述熱致發(fā)聲元件所散發(fā)出的熱量，并將所吸收的熱量散發(fā)到外界，從而降低所 述熱致發(fā)聲裝置的工作時的溫度，提高了該熱致發(fā)聲裝置的使用壽命以及工作效率。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當然，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)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(shè)置，并與所 述熱致發(fā)聲元件電連接；其特征在于，該發(fā)聲裝置進一步包括一散熱裝置，該散熱裝置與所述熱致發(fā)聲元件相 對且間隔設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，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(fā)聲元件與所述第一表 面平行且相對間隔設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述散熱裝置包括多個散熱片，所 述多個散熱片設(shè)置于所述基座的第二表面。
4.如權(quán)利要求3所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述散熱裝置包括多個熱管，所述 多個熱管設(shè)置于所述基座并與所述多個散熱片相連。
5.如權(quán)利要求2所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述至少一第一電極及至少一第 二電極平行間隔設(shè)置于所述基座的第一表面。
6.如權(quán)利要求5所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件鋪設(shè)于所述第 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.如權(quán)利要求5所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述第一電極及第二電極之間的 所述基座的第一表面設(shè)置有反射材料層。
8.如權(quán)利要求7所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述反射材料層的材料包括白色 金屬、金屬化合物、合金或復合材料。
9.如權(quán)利要求8所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述反射材料層與所述第一電極、 第二電極電絕緣。
10.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件的單位面積熱 容小于1. 7 ΧΙΟ"6焦耳每平方厘米開爾文。
11.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件為碳納米管拉膜。
12.如權(quán)利要求11所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管拉膜包括多個碳 納米管首尾相連且沿同一方向擇優(yōu)取向排列，碳納米管之間通過范德華力相互連接。
13.如權(quán)利要求12所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管拉膜中的碳納米 管沿第一電極至第二電極的方向排列。
14.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)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(shè)置。
15.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；多個第一電極及多個第二電極平行且交替間隔設(shè)置，所述熱致發(fā)聲元件鋪設(shè)并電連接 于所述多個第一電極及多個第二電極；其特征在于，所述熱致發(fā)聲裝置還包括一散熱裝置，所述熱致發(fā)聲元件與所述散熱裝 置間隔設(shè)置，所述散熱裝置包括一基座、多個熱管以及多個散熱片，所述熱管固定于所述基座，所述多個散熱片平行等間距固設(shè)于所述多個熱管。
16.如權(quán)利要求15所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，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.如權(quán)利要求15所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱管包括一管體和承裝在 該管體內(nèi)的工作介質(zhì)，所述管體由外壁層和內(nèi)壁層組成，所述內(nèi)壁層形成有毛細結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求16所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述每個熱管具有一蒸發(fā)端以 及一冷凝端，所述多個熱管的蒸發(fā)端固定于所述基座的第二表面，所述多個散熱片平行等 間隔固設(shè)于所述多個熱管的冷凝端。
19.如權(quán)利要求16所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述多個第一電極及多個第二 電極平行間隔設(shè)置于所述基座的第一表面，所述熱致發(fā)聲元件平行與所述第一表面鋪設(shè)于 所述第一電極及第二電極，從而與所述散熱裝置間隔設(shè)置。
20.如權(quán)利要求15所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，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、陶瓷及石英。
21.如權(quán)利要求19所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述第一電極及第二電極之間 的所述基座的第一表面設(shè)置有反射材料層。
22.如權(quán)利要求21所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述反射材料層與所述第一電 極、第二電極電絕緣。
23.如權(quán)利要求15所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)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(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)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(shè)置且與所述熱致發(fā)聲元件電連接。所述熱致發(fā)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(fā)聲元件相對且間隔設(shè)置。所述發(fā)聲裝置可用于耳機、音箱、收音機等可發(fā)聲的裝置中。
文檔編號H04R23/00GK102006542SQ20091018991
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者馮辰, 劉亮, 姜開利, 潛力, 范守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司