Brevet FR2423944A1 — publié le 19791116

La présente invention concerne les enceintes acoustiques à amplificateur incorporé. Dans les dispositifs connus de ce genre, l'intégration d'un amplificateur de puissance à l'intérieur de l'enceinte acoustique pose le problème de l'évacuation de la chaleur produite par ledit amplificateur, et plus particulièrement de celle produite par les éléments actifs généralement montés sur radiateur.Une solution déjà connue consiste à disposer l'amplificateur dans un compartiment séparé et soigneusement ventilé, le volume acoustique constituant un compartiment dans lequel aucun élément chquffant ne se trouve présent; mais cette solution, excellente des points de vue thermique et acoustique, présente l'inconvFnient de conduite à une ébénisterie compli quée. Une autre solution déjà connue consiste à disposer tous les éléments ne chauffant pas de l'amplificateur dans le volume acoustique, et à rejeter à ltextérieur le radiateur avec ses éléments de puissance; cette solution est également excellente thermiquement et acoustiquement, mais elle présente le double défaut d'être inesthétique et de poser des problèmes électriques d'isolement et de raccordement au reste de l'amplificateur. La présente invention vise à pallier ces défauts. En effet, elle simplifie considérablement la réalisation de l'ébénisterie de l'enceinte, ce qui se traduit par un coOt de production plus bas, assure une bonne fiabilité à l'électronique de puissance incorporée et ce par un refroidissement efficace, garantit une qualité sonore de haut niveau, reste esthétique et permet la construction monobloc sans câblage externe au radiateur de la partie électronique. Le dispositif, objet de l'invention, comporte une enceinte acoustique à l'intérieur de laquelle on a disposé un amplificateur de puissance, et ce dans le volume acoustique, c'est-à-dire dans le volume d'air interne à l'enceinte en contact de pression avec la membrane du haut-parleur; la figure 1 illustre une réalisation possible de l'invention, et on y remarque l'enceinte acoustique E, son haut-parleur H, son amplificateur de puissance A étant disposé dans le volume acoustique V.De plus, on a percé deux évents Ev2 et Ev1 respectivement situés sur la face avant FA et sur la face supérieure F5; ces deux évents constituent la caractéristique remarquable principale de l'invention dans le sens où ils jouent le double r8le d'accord acoustique de l'enceinte suivant le principe de l'enceinte à évents accordés dit "Eass Reflex" et de ventilation par veine d'air en convection naturelle, veine d'air pénétrant dans l'enceinte par l'évent situé sur le bas du panneau avant, passant sur le radiateur de l'ampimficateur qui est à refroidir, et et ressortant par l'évent situé sur la face supérieure de l'enceinte. La figure 1 montre à titre d'illustration ce trajet de la veine d'air W passant sur le radiateur C.Pour une efficacité thermique suffisante, le radiateur C est avantageusement situé immédiatement sous l'évent supérieur Evl et ce radiateur doit être monté de façon à ce que ses ailettes soient verticales. Pour éviter que l'utilisateur puisse introduire par cet évent Evl des corps étrangers dans l'enceinte, on munira cet évent Evl dtune grille à trous ou à mailles suffisament larges pour ne pas perturber le fonctionnement acoustique et thermique de cet évent.Ou, autre solution, on décomposera cet évent ayant une section S' en plusieurs petits évents dont la somme des sections sera également S', petits évents dont la taille sera alors suffisament faible pour éviter l'entrée de ces corps étrangers éventuellement introduits par inadvertance de l'utilisateur; la-deuxième solution consistant è décomposer Evl en plusieurs petits évents est évidemment la meilleure puisqu'elle permet cowe le montre la figure 2 de répartir ces évents au-dessus de toute la section du radiateur.L'évent EY2 sera avantageusement situé sur la face avant de l'enceinte afin de permettre une diffusion vers l'avant des sons graves que cet évent diffuse au voisinage de la fréquence de résonnance de ltensemble et l'ân pourra, comme les calculs effectués ci-dessous le montrent, munir cet évent EV2 d'un tunnel d'accord permettant de diminuer le volume acoustique de l'enceinte à fréquence de résonnance égale. Le calcul du dimmensionnement de ces évents en vue de la réalisation du dispositif conforme à l'invention constitue également un autre point remarquable de celle-ci. On a vu que les évents Evi et Ev2 devaient satisfaire une double condition thermique et acoustique.Sur le plan thermique, l'évent supérieur Evi doit satisfaire la rela- tion: avec S', section de l'évent Evl exprimée en m22 Ptot étant la puissance totale électrique dissipée par tous les éléments montés sur le radiateur C, exprimée en Watts, Rthr étant la résistance thermique de ce radiateur expri mée en degrés Celsius par Watt, Y étant la surface intégrée de la coupe du radiateur, c'est-à-dire la surface délimitée par les cotes extérieures de la 2 coupe du radiateur comme le montre la figure 3, exprimée en m , Tj étant la température de fonctionnement prévue au niveau des jonctions des éléments de puissance ( transistors, circuits intégrés, etc...) exprimée en degrés Celsius, Pi.Rthci étant le produit de la puissance dissipée individuelle pour un transistor monté sur ce radiateur par sa résistance thermique boitier/jonction; pour ce dernier terme, on éxécutera tous les produits Pi.Rthci correspondant à chaque élément présent sur le radiateur, et on reportera dans la relation (A) ci-dessus donnant la valeur de la section 5' le produit le plus défavorable, c'est-à-dire le plus élevé; Pi est à exprimer en Watts, Rthci en degrés Celsius par Watt.Examinons maintenant le cas de l'évent inférieur Ev2; la somme des sections des évents Ev1 et Ev2 doit satisfaire la relation de Helmholtz; ctest-à-dire que cette somme S des sections S' de Evl et S" de Ev2 doit être égale à: 2 avec: 5 section totale de tous les évents exprimée en m, V étant le volume acoustique de l'enceinte exprimé en m , f étant la fréquence de résonnance du haut-parleur à l'air libre exprimée en Hz, L étant la longueur exprimée en mètres que doit traverser l'air pour passer du milieu extérieur au volume acoustique interne à travers évent ( pour un évent sans tunnel d'accord, il s'agit donc de ltépaisseur de la paroi); sachant que S' + S" = S, on en déduit a valeur de la section de l'évent inférieur Ev2: Il peut se faire que la valeur de 5" trouvée soit trop faible à cause du volume V imposé trop petit et de la section S' imposée par le calcul thermique trop grande.Dans ce cas, plutôt que d'augmenter le volume V et par conséquent l'encombrement de l'enceinte, une autre réalisation conforme à l'inven- tion consiste à munir l'évent inférieur Ev2 d'un tunnel d'accord qui permettra d'augmenter la section de l'évent Ev2; ce tunnel d'accord se détermine de la façon suivante: on reporte S" dans la relation suivante, qui déterminera la fréquence d'accord que l'on aurait avec une enceinte de volume V, de longueur d'évent L comme précédemment, mais percée seulement d'un seul évent Ev2 de section S"; soit f' cette nouvelle fréquence d'accord: avec V en m3, 5" en m2, L en m et f' en Hz. On se fixe ensuite la valeur de la section de l'évent Ev2 que lton désirerait avoir trouvé en calculant la relation *(C) précédemment, et l'on reporte dans la relation suivante, qui donnera la valeur de la longueur d'un tunnel d'accord T, comme illustré sur la figure 4, fixé de façon étanche et bord à bord à l'intérieur de l'enceinte E à l'évent Ev2: avec S''' section de l'évent désiré en m, f' la fréquence déterminée par la relation (D) en Hz, V en m , et Ltunnel la longueur du tunnel en m. La forme des évents Evi et Ev2 peut être quelconque; cependant, pour des raisons de facilité d'usinage, ils seront plus avantageusement de forme circulaire et obtenus par perçage des cloisons considérées.La matière constituant les panneaux de l'enceinte doit etre rigide afin dréviter toute vibration. Divers modes de réalisation de l'invention sont possibles tout en restant dans son cadre; on en indiquera quelques uns ci-après, sans toutefois constituer en celà une liste limitative.On pourra par exemple munir le panneau avant d'une diode électroluminescente ou d'un voyant néon ou à filament afin d'indiquer à l'utilisateur la mise sous tension de l'amplificateur; on pourra également doter le dispositif selon l'invention de moyens permettant de le porter; on pourra concevoir l'amplificateur sous forme modulaire, ce qui permettra une maintenance immédiate en cas de panne par échange de la platine supportent cet amplificateur; on pourra concevoir bn panneau arrière comportant des moyens de fixation amovibles qui rendront possible son démontage et faciliteront l'accès au haut-parleur; on pourra prévoir sur l'ébénisterie-du dispositif conforme à l'invention des moyens permettant de le fixer sur un support qui permettra de le dégager du sol pour son fonctionnement; on pourra prévoir tout atoyen permettant d'amortir acoustiquement le volume interne en cas de besoin. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé chaque fois que bas prix de revient, sécurité de fonctionnement et rapport puissance/encombrement élevé sont demandés tout à la fois, notamment dans les installa tions de sonorisation, l'audio-visuel et et les-loisirs. REVENDICATIONS 1) - Dispositif encointe acoustique à amplificateur incerporé, ce dernier comportant au moins un radiateur sur lequel sont montés des éléments actifs dégageant de la chaleur en fonctionnement, caractérisé par le fait que l'am plificatcur et son radiateur sont disposés dans le voluw acoustique do l'en- ceints, c'est-à-dire dans le volume d'air interne à l'enseinte en contact de pression avec la membrans du haut-parleur, que an radiateur est situé immé- distement en dessous à une distance allant de 0,5 cm à 20 cm d'un premier évant de forme quelconque et de section définie a plus ou moins dix pour cent près par la relation:: *(A), où 5' est la section de ce pre lier évant, Ptot étant la puissance totale électrique dissipée par tous las éléments montés sur ledit radisteur, Rthr étant la résistance thermique de cedit radiateur, Y étant la surface intégrée de la coupe de cadit radiateur, TJ étant la températeurs de fonctionnement prévue au niveau des jonctions des éléments actifs de puissance, le produit Pi.Rthei étant le produit résistance thermique jonction/boitier par la puissance individuelle dissipée sur l'élément le plus défavorable, c'est-à-dire la produit Pi.Rthei le plus élevé, et qu'un deuxième évant, percé dans la face avant, présente une forme quel. conque et une section définie a plus ou laine dix pour cent près par la rela- tion: où S' est la section de ce deuxième évant, V étant le valume acoustique de l'enceinte exprimé en n3, f étant la fréquence de résonnance à l'air libre du haut-parleur utilisé, L étant la longueur du chomin parcouru par l'air pour passer du nilisu extérieur au volume acoustique interne de l'enssinte a travers ce deuxième évent, S' étant la section du premier évent définis plus haut. 2)- dispositif enceinte acoustique à amplificateur incorporé selon la revendicatin 1 caractérisé en ce que le premeir évent est décomposé en plusieurs petits évents dont la somme des sections est toujours égale à la section S' définie à cette revendication 1. 3). Dispositif enceinte acoustique a amplificateur incorporé selon les re- vendicatins 1 et 2 caractérisé en ce que le deuxième évent est muni d'un tunnel d'accord dont la longueur est définie à plus ou eis dix pour cent près par la relation: où Ltuanel est le longueur de ce tunmel, S''' étant la nouvelle section dudit deuxième évant fixée arbitrairement, V étant le volume acoustique interne à l'enceinte, et f' une valeur définie par la relation: où S" est la valeur de la section du deuxième évent calculée selon la revendicatin 1, V étant le tolu acoustique interne de l'enceinte, et L étant la longueur de ce deuxième évent sans son tunnel d'accord. 4) - Dispositif enceinte acoustique à amplificateur incorporé selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le premier évent comporte une grille à trous ou à mailles larges. 5) - Dispositif enceinte acoustique à amplificateur incorporé selon la revendisation 1 caractérisé en ce que le penneau event comporte un moyen d'indication à l'utilisateur de la mise sous tensin de l'amplificateur. 6) - Dispositifenceinte acoustique à amplificateur incorporé selon la revendication 1 caractérisé on ce que une ou plusieurs faces de l'ébénisterie comporte des moyens destinés à porter le dispositif. 7) - Dispositif enceinte acoustique à amplificateur incorporé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'amplificateur est conçu de telle manière qu'il se présente sous la forme d'une platine monebloc se montant en haut do la face urrière et par l'extérieur. 8). Dispositif enceinte acoustique a amplificateur incorporé selon les revendicatins 1 et 7 caractérise an ce que le reste du panneau arrière qui ne fuit pas partie de le platine amplificatrice est démontable. 9) - Dispositif enceinte acoustique à amplificateur incarporé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'intérieur ou les parois de l'enceinte comportant un moyen destiné à amortir acoustiquement le volume d'air interne. 10)- Dispositif enceinte acoustique a amplificateur incorporé selon la vendicatin 1 caractérisé en ce que son ébénisterie comporte en un ou plusieurs oints des moyens pour la fixer sur un support.