СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ЭЛЕМЕНТА АКУСТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2024 года по МПК G12B15/04 H05K7/20 

Область техники, к которой относится изобретение

[01] Настоящая технология относится к способам и системам для охлаждения электронных элементов, в частности, для охлаждения электронного элемента акустического устройства.

Уровень техники

[02] Существует множество электронных устройств, способных обрабатывать и выводить аудиоинформацию (т.е. аудиоустройств). К таким устройствам относятся смартфоны, планшеты, аудиоплееры и т.п. Эти электронные устройства могут содержать преобразователи, такие как громкоговорители и микрофоны. Микрофон обычно позволяет принимать входной аудиосигнал для устройства, а громкоговоритель – воспроизводить выходной аудиосигнал с использованием устройства. Выходной аудиосигнал может представлять собой песню или аудиозапись другого вида, а входной аудиосигнал – звуки окружающей среды и/или речевые фрагменты, такие как слова, произнесенные оператором электронного устройства рядом с микрофоном.

[03] Во время использования электронный элемент выделяет значительное количество тепла, которое необходимо рассеивать, чтобы обеспечить непрерывную эффективную работу электронного устройства. С целью решения этой проблемы может быть реализовано множество решений для охлаждения, включая использование вентиляторов. Тем не менее, в таких решениях обычно применяются активные элементы, требующие для работы электропитания и/или создающие нежелательный шум, который может изменять общий звуковой сигнал, формируемый микрофоном.

Раскрытие изобретения

[04] Одна из целей настоящей технологии заключается в устранении по меньшей мере некоторых недостатков известных решений. В частности, целью настоящей технологии является устройство для охлаждения электронного элемента акустического устройства, способное уменьшить по меньшей мере некоторые недостатки известных решений.

[05] Разработчики настоящей технологии разработали пассивный теплоотводящий элемент и способ охлаждения электронного элемента акустического устройства.

[06] Согласно первому аспекту настоящей технологии реализован пассивный теплоотводящий элемент для акустического устройства. Пассивный теплоотводящий элемент содержит корпус, съемно прикрепленный к акустическому устройству. Корпус содержит клапанный канал (valvular conduit), имеющий первый конец и второй конец и обеспечивающий воздушный поток в заранее заданном направлении через корпус от первого конца ко второму концу. Корпус размещен вблизи электронного элемента акустического устройства для передачи тепловой энергии от электронного элемента воздушному потоку в клапанном канале.

[07] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента второй конец клапанного канала расположен вблизи акустического элемента акустического устройства так, чтобы при работе акустического элемента обеспечивалось перемещение нагретого воздушного потока из акустического устройства акустическими волнами.

[08] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента клапанный канал выполнен вертикально в корпусе так, что первый конец расположен в нижней части корпуса, а второй конец расположен в верхней части корпуса.

[09] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента клапанный канал представляет собой проходной клапанный канал, выполненный в корпусе с выходом на поверхность.

[010] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента клапанный канал представляет собой закрытый клапанный канал, выполненный в корпусе.

[011] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента клапанный канал содержит по меньшей мере одно из следующего: расширение, углубление, выступ, перегородку и «карман» или их сочетание (а) для уменьшения сопротивления воздушному потоку в заранее заданном направлении и/или (б) для увеличения сопротивления воздушному потоку в направлении, противоположном заранее заданному направлению.

[012] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента клапанный канал представляет собой клапанный канал Теслы.

[013] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента корпус содержит множество клапанных каналов, при этом данный клапанный канал представляет собой канал из множества клапанных каналов, а другой канал из множества клапанных каналов расположен параллельно данному клапанному каналу в корпусе.

[014] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента первый конец расположен вблизи электронного элемента.

[015] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента обеспечен тепловой контакт между по меньшей мере частью корпуса и электронным элементом.

[016] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента акустический элемент представляет собой громкоговоритель.

[017] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента электронный элемент размещен на материнской плате.

[018] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента электронный элемент содержит процессор и/или элемент памяти.

[019] В некоторых вариантах осуществления пассивного теплоотводящего элемента корпус изготовлен из материала, выбранного из алюминия, цинка и меди.

[020] Согласно второму аспекту настоящей технологии реализован способ охлаждения электронного элемента акустического устройства, содержащего электронный элемент, акустический элемент и теплоотводящий элемент с корпусом, съемно прикрепленным к акустическому устройству. Способ включает в себя: пассивный забор воздуха из окружающей среды клапанным каналом, выполненным в корпусе и обеспечивающим воздушный поток через корпус в заранее заданном направлении; нагрев корпусом воздуха в клапанном канале; пассивный выпуск нагретого воздуха клапанным каналом в направлении акустического элемента; и перемещение акустическим элементом нагретого воздуха из акустического устройства с использованием акустических волн, сформированных акустическим элементом.

[021] В некоторых вариантах осуществления способа акустическое устройство содержит стенку с отверстием. Способ включает в себя подачу воздуха из окружающей среды в клапанный канал через это отверстие.

[022] В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя: пассивный забор другого воздуха из окружающей среды другим клапанным каналом, выполненным в корпусе и обеспечивающим воздушный поток через корпус в заранее заданном направлении; нагрев корпусом другого воздуха в другом клапанном канале; пассивный выпуск другого нагретого воздуха другим клапанным каналом в направлении акустического элемента; и перемещение акустическим элементом другого нагретого воздуха из акустического устройства с использованием акустических волн.

[023] Согласно третьему аспекту настоящей технологии реализовано акустическое устройство, содержащее акустический элемент, формирующий акустические волны, электронный элемент, выделяющий тепловую энергию, и пассивный теплоотводящий элемент с корпусом, съемно прикрепленным к акустическому устройству. Корпус содержит клапанный канал, имеющий первый конец и второй конец и обеспечивающий воздушный поток в заранее заданном направлении через корпус от первого конца ко второму концу. Корпус размещен вблизи электронного элемента для передачи тепловой энергии от электронного элемента воздушному потоку в клапанном канале.

[024] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства второй конец клапанного канала расположен вблизи акустического элемента так, чтобы при работе акустического элемента обеспечивалось перемещение нагретого воздушного потока из акустического устройства акустическими волнами.

[025] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства клапанный канал выполнен вертикально в корпусе так, что первый конец расположен в нижней части корпуса, а второй конец расположен в верхней части корпуса.

[026] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства клапанный канал представляет собой проходной клапанный канал, выполненный в корпусе с выходом на поверхность.

[027] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства клапанный канал представляет собой закрытый клапанный канал, выполненный в корпусе.

[028] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства клапанный канал содержит по меньшей мере одно из следующего: расширение, углубление, выступ, перегородку и «карман» или их сочетание (а) для уменьшения сопротивления воздушному потоку в заранее заданном направлении и/или (б) для увеличения сопротивления воздушному потоку в направлении, противоположном заранее заданному направлению.

[029] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства клапанный канал представляет собой клапанный канал Теслы.

[030] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства корпус содержит множество клапанных каналов, при этом данный клапанный канал представляет собой канал из множества клапанных каналов, а другой канал из множества клапанных каналов расположен параллельно данному клапанному каналу в корпусе.

[031] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства первый конец расположен вблизи электронного элемента.

[032] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства обеспечен тепловой контакт между по меньшей мере частью корпуса и электронным элементом.

[033] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства акустический элемент представляет собой громкоговоритель.

[034] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства электронный элемент размещен на материнской плате.

[035] В некоторых вариантах осуществления акустического устройства электронный элемент содержит процессор и/или элемент памяти.

[036] Каждый вариант осуществления настоящей технологии относится к по меньшей мере одной из вышеупомянутых целей и/или аспектов, но не обязательно ко всем ним. Должно быть понятно, что некоторые аспекты настоящей технологии, связанные с попыткой достижения вышеупомянутой цели, могут не соответствовать этой цели и/или могут соответствовать другим целям, явным образом здесь не упомянутым.

[037] Дополнительные и/или альтернативные признаки, аспекты и преимущества вариантов осуществления настоящей технологии содержатся в дальнейшем описании, на приложенных чертежах и в формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

[038] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящей технологии поясняются в дальнейшем описании, в приложенной формуле изобретения и на следующих чертежах.

[039] На фиг. 1 приведена блок-схема электронного устройства, которое может быть реализовано в виде акустического устройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящей технологии.

[040] На фиг. 2 приведено схематическое изображение акустического устройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящей технологии.

[041] На фиг. 3 приведен аксонометрический вид пассивного теплоотводящего элемента для охлаждения электронного элемента, представленного на фиг. 1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящей технологии.

[042] На фиг. 4 приведен вертикальный вид спереди пассивного теплоотводящего элемента, представленного на фиг. 3.

[043] На фиг. 5 приведен разрез акустического устройства, представленного на фиг. 2.

[044] На фиг. 6 приведено схематическое изображение воздушного потока в пассивном теплоотводящем элементе согласно некоторым вариантам осуществления настоящей технологии.

[045] На фиг. 7 приведена блок-схема способа, выполняемого согласно различным вариантам осуществления настоящей технологии.

Осуществление изобретения

[046] Далее со ссылкой на приложенные чертежи более подробно описаны различные типовые варианты осуществления настоящей технологии. При этом настоящая технология может быть реализована во многих видах и не должна рассматриваться как ограниченная описанными здесь типовыми вариантами осуществления. Абсолютные и относительные размеры слоев и областей могут быть увеличенными на чертежах для ясности. Одинаковые числовые обозначения повсюду относятся к одинаковым элементам.

[047] Представленные здесь примеры и условный язык предназначены для обеспечения лучшего понимания принципов настоящей технологии, а не для ограничения ее объема до таких специально приведенных примеров и условий. Очевидно, что специалисты в данной области техники способны разработать различные способы и устройства, которые явно не описаны и не показаны, но реализуют принципы настоящей технологии в пределах ее существа и объема.

[048] Кроме того, чтобы способствовать лучшему пониманию, последующее описание может содержать упрощенные варианты реализации настоящей технологии. Специалистам в данной области должно быть понятно, что другие варианты осуществления настоящей технологии могут быть значительно сложнее.

[049] В некоторых случаях приводятся полезные примеры модификаций настоящей технологии. Они способствуют пониманию, но также не определяют объема или границ настоящей технологии. Представленный перечень модификаций не является исчерпывающим и специалист в данной области может разработать другие модификации в пределах объема настоящей технологии. Кроме того, если в некоторых случаях модификации не описаны, это не означает, что они невозможны и/или что описание содержит единственно возможный вариант реализации того или иного элемента настоящей технологии.

[050] Должно быть понятно, что несмотря на использование здесь числительных «первый», «второй», «третий» и т.д. для описания различных элементов, эти элементы не должны ограничиваться такими числительными. Эти числительные используются для указания на различие между элементами. Таким образом, первый элемент в описании ниже можно было бы назвать вторым элементом без выхода за границы настоящей технологии. В контексте данного документа термин «и/или» соответствует любому элементу и всем сочетаниям элементов из перечисленных элементов.

[051] Должно быть понятно, что если указано на соединение или связь элемента с другим элементом, то он может быть непосредственно соединен или связан с другим элементом либо при этом могут присутствовать промежуточные элементы. Если же указано, что элемент непосредственно соединен или непосредственно связан с другим элементом, то промежуточные элементы отсутствуют. Друге слова, используемые для описания взаимосвязи между элементами, следует интерпретировать аналогичным образом (например, «между» и «непосредственно между», «примыкающий» и «непосредственно примыкающий» и т.д.).

[052] Используемая здесь терминология предназначена лишь для описания конкретных типовых вариантов осуществления, но не для ограничения объема охраны настоящей технологии. Используемые здесь слова в единственном числе также подразумевают слова во множественном числе, если контекст явно не указывает иное. Должно быть понятно, что используемые здесь термины «содержит» и/или «содержащий» соответствуют наличию указанных признаков, частей, шагов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или нескольких других признаков, частей, шагов, операций, элементов, компонентов и/или их групп.

[053] Функции различных элементов, показанных на чертежах, включая любой функциональный блок, обозначенный как «процессор», могут быть реализованы с использованием специализированных аппаратных средств, а также аппаратных средств, способных выполнять программное обеспечение. Если используется процессор, эти функции могут выполняться одним выделенным процессором, одним совместно используемым процессором и/или множеством отдельных процессоров, некоторые из которых могут использоваться совместно. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии процессор может представлять собой процессор общего назначения, такой как центральный процессор (CPU), или специализированный процессор, такой как цифровой сигнальный процессор (DSP). Кроме того, явное использование термина «процессор» не должно трактоваться как указание на исключительно аппаратные средства, способные выполнять программное обеспечение, и может, помимо прочего, подразумевать специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую вентильную матрицу (FPGA), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) для хранения программного обеспечения, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и энергонезависимое запоминающее устройство. Также могут подразумеваться другие аппаратные средства, общего назначения и/или заказные.

[054] Программные модули либо просто модули или блоки, реализация которых предполагается в программном виде, могут быть представлены здесь как любое сочетание элементов блок-схемы или других элементов, указывающих на выполнение шагов процесса и/или содержащих текстовое описание. Такие модули могут выполняться аппаратными средствами, показанными явно или подразумеваемыми. Кроме того, должно быть понятно, что модуль, помимо прочего, может, например, содержать компьютерную программную логику, компьютерные программные команды, прикладное программное обеспечение, стек, встроенное программное обеспечение, схемотехнику аппаратных средств либо их сочетание, обеспечивающие требуемые возможности.

[055] Должно быть понятно, что машиночитаемые программные команды могут быть загружены из машиночитаемого носителя информации в соответствующие вычислительные или обрабатывающие устройства либо во внешний компьютер или внешнее запоминающее устройство через сеть, например, через сеть Интернет, локальную сеть, глобальную сеть и/или беспроводную сеть. Сетевой интерфейс в вычислительном или обрабатывающем устройстве может получать машиночитаемые программные команды через сеть и пересылать машиночитаемые программные команды для хранения в машиночитаемом носителе информации в соответствующем вычислительном или обрабатывающем устройстве.

[056] Далее с учетом вышеизложенных принципов рассмотрены некоторые не имеющие ограничительного характера примеры, иллюстрирующие различные варианты реализации аспектов настоящей технологии.

Электронное устройство

[057] На фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая совместную работу и обмен данными между различными электрическими элементами электронного устройства 100. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии электронное устройство 100 может быть реализовано в виде «умной колонки».

[058] В общем случае «умная колонка» представляет собой громкоговоритель и устройство с речевым управлением со встроенным виртуальным помощником, также известным как «интеллектуальный персональный помощник», которое обеспечивает интерактивную работу и активацию в режиме «свободные руки» с помощью голосовых команд. Некоторые «умные колонки» способны поддерживать связь с использованием технологий WiFi, Bluetooth и/или других стандартов на протоколы, обеспечивая использование «умной колонки» не только для воспроизведения звука. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения «умная колонка» может быть совместимой с несколькими сервисами и платформами, с одноранговым соединением ячеистой топологии (mesh-сетью), с виртуальными помощниками, например, для управления устройствами домашней автоматики.

[059] В представленном варианте осуществления изобретения электронное устройство 100 содержит процессор 102. Процессор 102 может обмениваться данными с показанными электрическими элементами. Пользовательский интерфейс 104 может принимать пользовательские входные данные, которые затем получает процессор 102. В ответ на пользовательские входные данные процессор 102 может интерпретировать и передавать другим электрическим элементам сигналы, соответствующие полученным пользовательским входным данным. Например, пользовательский интерфейс может принимать пользовательские входные данные, предписывающие увеличить выходной сигнал сабвуфера 112 и формирователей 110 аудиосигнала. В некоторых вариантах осуществления изобретения все электрические элементы могут быть связаны друг с другом с помощью электропроводящих соединений, образованных известными элементами, которые способны направлять электрические сигналы различным электрическим элементам, расположенным в корпусе электронного устройства 100.

[060] В представленном варианте осуществления изобретения электронное устройство 100 содержит светодиодную панель 106. Светодиодная панель 106 способна обеспечивать визуальную обратную связь для пользователя электронного устройства 100. Например, визуальная обратная связь может обеспечиваться в ответ на взаимодействие с голосовым помощником, таким как Siri^®, Alisa^® и/или Alexa^®. В некоторых вариантах осуществления изобретения массив разноцветных мозаичных изображений может отображаться при обработке голосового запроса и/или во время ожидания голосовым помощником голосового запроса.

[061] В представленном варианте осуществления изобретения электронное устройство 100 содержит машиночитаемый носитель 116 информации. Машиночитаемый носитель 116 информации может хранить или по меньшей мере кэшировать некоторое количество медиафайлов для воспроизведения сабвуфером 112 и формирователями аудиосигнала 110. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения медиафайлы, хранящиеся на машиночитаемом носителе 116 информации, могут включать в себя фильмы, телешоу, изображения, аудиозаписи и музыкальные видеоклипы. В некоторых вариантах осуществления изобретения видеочасть медиафайла может отправляться другому устройству через систему 114 беспроводной связи для отображения. Это может быть желательно даже в случае отображения видеочасти светодиодной панелью 106, поскольку другое устройство может содержать дисплей большего размера или более удобный для просмотра конкретным пользователем. Например, другой дисплей может выбираться в соответствии с положением пользователя в помещении без выхода за границы настоящей технологии.

[062] В представленном варианте осуществления изобретения электронное устройство 100 содержит элемент 118 памяти. Элемент 118 памяти может содержать ОЗУ для кратковременного кэширования информации, которая часто используется и/или которая получена непосредственно перед воспроизведением. Элемент 118 памяти может содержать ПЗУ для хранения компьютерной программы, такой как драйверы устройств и программа низкого уровня, используемая для основных операций электронного устройства 100. В некоторых вариантах осуществления изобретения элемент 118 памяти может содержать несколько отдельных элементов.

[063] В представленном варианте осуществления изобретения электронное устройство 100 содержит множество 108 датчиков. Множество 108 датчиков может содержать один или несколько микрофонов 150, один или несколько датчиков 160 приближения, один или несколько датчиков 170 касания, один или несколько акселерометров 180 и т.п. Один или несколько микрофонов 150 могут контролировать поступление речевых команд. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или несколько микрофонов 150 могут обрабатывать речевые команды только после распознавания управляющей фразы, указывающей на намерение пользователя выдать речевую команду. Например, один или несколько микрофонов 150 могут быть размещены радиально вдоль наружной поверхности корпуса устройства так, чтобы корпус не заглушал речевых команд или не затруднял их понимания. Несколько микрофонов также могут использоваться для определения положения пользователя в помещении методом триангуляции без выхода за границы настоящей технологии.

[064] Один или несколько датчиков 160 приближения могут быть распределены вдоль наружной поверхности электронного устройства 100 так, чтобы способствовать определению наличия пользователей и/или препятствий вокруг электронного устройства 100. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или несколько датчиков 160 приближения могут излучать импульсы инфракрасного света, способствующие определению характеристик объекта (или нескольких объектов) в окружающей среде электронного устройства 100. Импульсы, отраженные в обратном направлении к одному или нескольким датчикам 160 приближения, могут быть обработаны процессором, который затем определяет характеристики объекта (или нескольких объектов) в окружающей среде электронного устройства 100. В некоторых вариантах осуществления изобретения выходной аудиосигнал электронного устройства 100 может быть скорректирован в зависимости от объекта (или нескольких объектов) в окружающей среде. Например, если электронное устройство 100 расположено напротив стены или колонны, то инфракрасные датчики могут идентифицировать препятствие и ослаблять или отключать выходной сигнал формирователей динамиков, направленных на эту стену или на эту колонну. Отраженные импульсы и данные звуковой триангуляции могут объединяться для дальнейшего уточнения положения пользователя, подающего команды электронному устройству 100.

[065] Множество 108 датчиков содержит один или несколько датчиков 170 касания, благодаря которым пользователь может вводить команды на наружной поверхности электронного устройства 100. Множество 108 датчиков содержит один или несколько акселерометров 180, способных измерять любой наклон электронного устройства 100 относительно гравитационной системы координат. Например, размещение электронного устройства 100 на наклонной поверхности может негативно влиять на акустический выходной сигнал электронного устройства 100. Если один или несколько акселерометров 180 определили, что электронное устройство наклонено под углом, превышающим заранее заданный порог, то электронное устройство 100 может предложить пользователю найти более горизонтальную поверхность для его размещения. Дополнительно и/или опционально электронное устройство 100 может изменять звуковой выходной сигнал для компенсации угла наклона. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или несколько акселерометров 180 также могут контролировать резонансные вибрации электронного устройства 100. В этом случае процессор 102 может скорректировать выходной аудиосигнал, чтобы способствовать предотвращению или ослаблению генерирования сабвуфером 112 и/или формирователями аудиосигнала 110 сигналов, вызывающих вибрации электронного устройства 100 на одной или нескольких резонансных частотах.

[066] Различные аспекты, варианты осуществления и реализации или признаки описанных вариантов осуществления изобретения могут использоваться по отдельности или в любом сочетании. Различные аспекты описанных вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы с использованием программных средств, аппаратных средств или сочетания аппаратных и программных средств. Описанные варианты осуществления изобретения также могут быть реализованы в виде машиночитаемой программы на машиночитаемом носителе информации для управления громкоговорителем из массива громкоговорителей. В некоторых вариантах осуществления изобретения машиночитаемый носитель информации может содержать программу для взаимодействия с другими подключенными устройствами в доме пользователя. Например, громкоговоритель из массива громкоговорителей может использовать свой датчик окружающего освещения для выявления деятельности человека и определения моментов времени для включения и выключения конкретных устройств в доме пользователя. Машиночитаемый носитель информации представляет собой любое устройство хранения данных и может хранить данные, которые впоследствии могут быть считаны компьютерной системой. В качестве примеров машиночитаемого носителя информации можно привести ПЗУ, ОЗУ, диски CD-ROM, накопители на жестких дисках (HDD), диски DVD, магнитную ленту и оптические устройства хранения данных. Машиночитаемый носитель информации также может быть распределенным в сетевых компьютерных системах так, чтобы машиночитаемая программа хранилась и выполнялась распределенным образом.

Акустическое устройство

[067] На фиг. 2 представлено акустическое устройство 200 согласно по меньшей мере некоторым вариантам осуществления настоящей технологии. Акустическое устройство 200 содержит корпус 202 для размещения электронного устройства 100. Корпус имеет верхнюю поверхность 204, нижнюю поверхность 205 и стенки 208. В некоторых вариантах осуществления изобретения предполагается, что корпус может иметь, например, одну непрерывную стенку вместо четырех стенок 208. В других вариантах осуществления настоящей технологии также предполагается наличие больше или меньше чем четырех стенок. Корпус 202 может быть размещен оператором на опорной поверхности, например, на столе (не показан).

[068] Следует отметить, что стенка может быть реализована в виде одной или нескольких жестких крышек. Например, одна из стенок 208 выполнена в виде жесткой крышки 230. Как более подробно описано ниже, жесткая крышка содержит отверстия по меньшей мере двух видов: первые отверстия 232 и вторые отверстия 234. Для ясности акустическое устройство 200 представлено на фиг. 2 с полупрозрачной жесткой крышкой 230 и без мягкой крышки. В некоторых вариантах осуществления изобретения мягкая крышка может быть изготовлена из подобного ткани материала, используемого для покрытия стенок 208.

[069] Корпус 202 содержит верхний узел 220 на верхней поверхности 204. Верхний узел 220 может получать и передавать указания на тактильные взаимодействия с оператором, фиксировать и передавать указания на входные аудиоданные, а также обеспечивать визуальную индикацию для оператора.

[070] Корпус 202 содержит зарядный порт 240 в нижней части одной из стенок 208. Зарядный порт позволяет подключать акустическое устройство 200 к источнику электропитания и к другим электронным устройствам (не показаны) с использованием проводного соединения. Предполагается, что акустическое устройство 200 данных может содержать дополнительные порты без выхода за границы настоящей технологии.

[071] Корпус 202 содержит каркас 280 или шасси, поддерживающее верхнюю поверхность 204, нижнюю поверхность 205 и стенки208. На каркасе 280 также может быть установлен сабвуфер 210. Сабвуфер 210 может быть реализован подобно сабвуферу 112 электронного устройства 100 связи без выхода за границы настоящей технологии.

[072] Сабвуфер 210 способен воспроизводить выходные аудиосигналы с помощью акустического устройства 200. В общем случае выходной аудиосигнал представляет собой сочетание акустических (или, иначе, звуковых) волн на различных звуковых частотах. Сабвуфер 210 представляет собой низкочастотный громкоговоритель, предназначенный для формирования акустических волн в основном низких звуковых частот выходного аудиосигнала. В не имеющем ограничительного характера примере сабвуфер 210 может представлять собой электромагнитный громкоговоритель, пьезоэлектрический громкоговоритель, магнитостатический громкоговоритель, магнитострикционный громкоговоритель, электростатический громкоговоритель, ленточный громкоговоритель, громкоговоритель изгибной волны или громкоговоритель любого другого вида. Предполагается, что возможны другие системы вывода аудиосигнала, например, такие как высокочастотные громкоговорители, которые предназначены для формирования звуковых волн, в основном, высоких звуковых частот выходного аудиосигнала. В другом примере акустическое устройство 200 также может содержать звуковые сигнализаторы для воспроизведения звуковой индикации по меньшей мере некоторых операций акустического устройства 200, таких как операции включения или выключения устройства, операции включения или выключения режима ожидания, операции отключения звука и т.п.

[073] Теплоотводящий элемент 250 съемно закреплен на каркасе 280. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии теплоотводящий элемент 250 способен пассивно взаимодействовать с сабвуфером 210 для отвода тепла от акустического устройства 200. Пассивное взаимодействие теплоотводящего элемента 250 с акустическим устройством 200 более подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 4 и 6.

[074] На фиг. 3 и 4 представлен теплоотводящий элемент 250 без остальных элементов акустического устройства 200 согласно по меньшей мере некоторым вариантам осуществления настоящей технологии. Теплоотводящий элемент 250 содержит корпус 302. Корпус 302 содержит крепежную часть 306 и основную часть 304. Крепежная часть 306 может быть съемно прикреплена к каркасу акустического устройства. Крепежная часть 306 способна закреплять теплоотводящий элемент 250 вблизи электронного элемента (например, поверх него) для отвода тепла, выделяемого электронным элементом.

[075] В этом варианте осуществления изобретения основная часть 304 расположена по вертикали от крепежной части 306 и содержит множество клапанных каналов 310, параллельных друг другу. Например, множество клапанных каналов 310 содержит первый канал 311, второй канал 312, третий канал 313, четвертый канал 314, пятый канал 315, шестой канал 316 и седьмой канал 317. В альтернативных вариантах осуществления изобретения основная часть 314 может содержать другое количество клапанных каналов 310, что не ограничивает объем изобретения.

[076] В представленном варианте осуществления изобретения множество клапанных каналов 310 в основной части 304 представляет собой клапаны Теслы. Клапан Теслы описан в патенте US1329559 «Valvular Conduit» (Nikola Tesla, выдан 3 февраля 1920 г.), содержание которого полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения один или несколько клапанных каналов могут содержать по меньшей мере одно из следующего: расширение, углубление, выступ, перегородку и «карман» для уменьшения сопротивления воздушному потоку в заранее заданном направлении и/или для увеличения сопротивления воздушному потоку в направлении, противоположном заранее заданному направлению.

[077] Следует отметить, что всем клапанным каналам 310 не обязательно иметь одинаковую форму. Например, первый клапанный канал 311 может иметь длину, количество углублений и/или количество расширений, отличные от второго клапанного канала 312.

[078] Как показано на фиг. 3 и 4, каждый клапанный канал 310 имеет первый конец 322 и второй конец 324 и обеспечивает возможность протекания воздушного потока в заранее заданном направлении через корпус от первого конца 322 ко второму концу 324. В этом варианте осуществления изобретения клапанные каналы 310 открыты с наружной поверхности 321 корпуса 302, как показано на фиг. 3. Иными словами, клапанные каналы 310 выходят на наружную поверхность 321 корпуса 302. Таким образом, можно сказать, что любой из клапанных каналов 310 представляет собой открытый клапанный канал. В альтернативных вариантах осуществления изобретения клапанные каналы 310 закрыты со стороны наружной поверхности 321 корпуса 302. Иными словами, клапанные каналы 310 выполнены внутри корпуса 302. Таким образом, можно сказать, что любой из клапанных каналов 310 представляет собой закрытый клапанный канал.

[079] Поскольку в этом варианте осуществления изобретения основная часть 304 расположена вертикально, то в качестве заранее заданного направления выбрано направление вверх: от нижней части теплоотводящего элемента 250 к верхней его части. Как показано на фиг. 4, один или несколько клапанных каналов 310 могут иметь общий первый конец 322.

[080] При эксплуатации по меньшей мере часть теплоотводящего элемента 250 (например, нижняя наружная поверхность) соприкасается с подлежащими охлаждению электронными элементами. Как показано на фиг. 5, акустическое устройство 200 содержит один или несколько подлежащих охлаждению электронных элементов 50. Один или несколько электронных элементов 50 могут быть установлены на плате (например, на материнской плате), расположенной под теплоотводящим элементом 250 или прилегающей к теплоотводящему элементу, как показано на фиг. 5. В общем случае один или несколько электронных элементов 50 могут находиться в любом месте вблизи теплоотводящего элемента 250 так, чтобы теплоотводящий элемент 250 поглощал тепловую энергию одного или нескольких электронных элементов 50 надлежащим образом. В качестве не имеющих ограничительного характера примеров электронных элементов 50 можно привести систему 114 беспроводной связи, машиночитаемый носитель 116 информации, элемент 118 памяти, акселерометры 180 и процессор 102 электронного устройства 100.

[081] В этом варианте осуществления изобретения теплоотводящий элемент 250 соприкасается с электронными элементами 50. Должно быть понятно, что в этом контексте теплоотводящий элемент 250 считается соприкасающимся с одним или несколькими электронными элементами 50 даже в тех случаях, когда между теплоотводящим элементом 250 и одним или несколькими электронными элементами 50 нанесена термопаста, как это известно в данной области техники, для обеспечения надлежащей теплопередачи между одним или несколькими электронными элементами 50 и теплоотводящим элементом 250. В частности, в этом варианте осуществления изобретения теплоотводящий элемент 250 находится в тепловом контакте с одним или несколькими подлежащими охлаждению электронными элементами 50 и воздушный поток, проходящий через клапанные каналы 310, поглощает тепло от одного или нескольких электронных элементов 50. При выходе воздушных потоков из клапанных каналов 310 удаляется и поглощенная ими тепловая энергия. Теплоотводящий элемент 250 может быть объединен с радиатором (например, с тепловым мостом) для повышения эффективности поглощения тепловой энергии. Теплоотводящий элемент 250 может быть изготовлен из теплопроводного материала, например, из алюминия, цинка и/или меди.

[082] Как показано на фиг. 5 и 6, окружающий воздух направляется через первые отверстия 232, выполненные в передней стенке 208 акустического устройства 200, к первым концам 322. Первые концы 322 клапанных каналов 310 расположены рядом с первыми отверстиями 232 для получения окружающего воздуха. Следует отметить, что окружающий воздух может быть заранее охлажден перед поступлением в клапанные каналы 310 без выхода за границы настоящей технологии.

[083] Воздушный поток проходит по клапанным каналам 310 теплоотводящего элемента 250 от первых концов 322 ко вторым концам 324. В этом варианте осуществления изобретения благодаря геометрическим параметрам клапанных каналов 310 уменьшено сопротивление воздушному потоку в заранее заданном направлении и/или увеличено сопротивление воздушному потоку в направлении, противоположном заранее заданному направлению. Таким образом, воздушный поток направляется от первых концов 322 ко вторым концам 324 (т.е. от нижней части теплоотводящего элемента 250 к его верхней части) и отводит от теплоотводящего элемента 250 тепловую энергию, полученную теплоотводящим элементом 250 от одного или нескольких электронных элементов 50.

[084] В этом варианте осуществления изобретения при работе сабвуфер 210 генерирует акустические волны для формирования требуемого аудиосигнала (например, согласно музыкальной фонограмме). Вторые концы 324 клапанных каналов 310 расположены рядом с сабвуфером 210 так, что после выхода из клапанных каналов 310 нагретый воздушный поток удаляется акустическими волнами из акустического устройства 200. В частности, при работе акустического устройства 200 нагретый воздушный поток направляется к сабвуферу 210 так, чтобы сформированные акустические волны перемещали этот нагретый воздушный поток из акустического устройства через вторые отверстия 234.

[085] Когда акустическое устройство 200 не используется, формирование акустических волн, а также выделение тепловой энергии одним или несколькими электронными элементами 50 прекращается. Таким образом, можно сказать, что при использовании акустического устройства 200 теплоотводящий элемент 250 обеспечивает пассивное охлаждение, частично основанное на акустических волнах сабвуфера 210. Следовательно, теплоотводящий элемент 250 может называться пассивным теплоотводящим элементом. В этом варианте осуществления изобретения воздух из окружающей среды пассивно перемещается по клапанным каналам 310 теплоотводящего элемента. Забор воздуха клапанным каналом и выпуск нагретого воздуха клапанным каналом осуществляется пассивным образом. Таким образом, при работе акустического устройства 200 пассивное охлаждение электронного элемента обеспечивается теплоотводящим элементом 250 совместно с сабвуфером 210, который формирует акустические волны, используемые для отвода нагретого воздушного потока наружу.

[086] Разработчики настоящей технологии установили, что в отличие от активных систем охлаждения, пассивная система охлаждения для акустического устройства 200 не производит дополнительного акустического шума. Кроме того, следует отметить, что активные системы охлаждения требуют дополнительного пространства, что может быть нежелательно для компактных акустических устройств. Описанная здесь пассивная система охлаждения может занимать меньше внутреннего пространства в корпусе 202 акустического устройства 200.

[087] На фиг. 7 представлена блок-схема способа 700 охлаждения электронного элемента акустического устройства, такого как акустическое устройство 200, согласно некоторым вариантам осуществления настоящей технологии. В этом варианте осуществления изобретения акустическое устройство содержит электронный элемент, акустический элемент и теплоотводящий элемент с корпусом, съемно прикрепленным к акустическому устройству. В этом варианте осуществления изобретения электронный элемент реализован в виде одного или нескольких электронных элементов 50, акустический элемент реализован в виде сабвуфера 210, а теплоотводящий элемент реализован в виде теплоотводящего элемента 250. Например, электронный элемент может, среди прочего, содержать процессор и/или элемент памяти. Некоторые представленные на блок-схеме шаги или части шагов могут быль опущены либо может быть изменен порядок их следования.

Шаг 705: пассивный забор воздуха из окружающей среды клапанным каналом, предусмотренным в корпусе.

[088] Способ 700 на шаге 705 включает в себя пассивный забор воздуха из окружающей среды клапанным каналом, выполненным в корпусе теплоотводящего элемента (например, в корпусе 302). Клапанные каналы могут быть реализованы в виде любого из клапанных каналов 310. В этом варианте осуществления изобретения клапанный канал способен обеспечивать воздушный поток через корпус в заранее заданном направлении.

[089] В этом варианте осуществления изобретения клапанный канал выполнен вертикально в корпусе так, что его первый конец расположен в нижней части корпуса, а второй конец расположен в верхней части корпуса. В не имеющем ограничительного характера примере первый конец может быть расположен рядом с подлежащим охлаждению электронным элементом. Клапанный канал содержит по меньшей мере одно из следующего: расширение, углубление, выступ, перегородку и «карман» или их сочетание для уменьшения сопротивления воздушному потоку в заранее заданном направлении и/или для увеличения сопротивления воздушному потоку в направлении, противоположном заранее заданному направлению. Например, клапанный канал может представлять собой клапанный канал Теслы. Можно сказать, что клапанный канал может быть подобен открытому клапанному каналу или «глухому» клапанному каналу.

[090] В одном варианте осуществления изобретения акустическое устройство содержит наружные стенки, такие как стенки 208, с одним или несколькими отверстиями. Способ 700 может включать в себя подачу воздуха из окружающей среды к клапанному каналу через по меньшей мере одно отверстие.

[091] В одном варианте осуществления изобретения в корпусе предусмотрено множество клапанных каналов, при этом клапанный канал представляет собой канал из множества клапанных каналов. В этом варианте осуществления изобретения этот клапанный канал параллелен другому каналу из множества клапанных каналов в корпусе.

Шаг 710: нагрев корпусом воздуха в клапанном канале.

[092] Способ 700 на шаге 710 включает в себя нагрев корпусом воздуха в клапанном канале. В частности, выделенная электронным элементом тепловая энергия поглощается теплоотводящим элементом. В одном варианте осуществления изобретения теплоотводящий элемент соприкасается с электронным элементом или по меньшей мере расположен достаточно близко, чтобы обеспечить надлежащую передачу тепловой энергии между электронным элементом и теплоотводящим элементом. Тепловая энергия поглощается воздушным потоком, проходящим по клапанным каналам. По мере того, как воздух выходит из клапанных каналов, вместе с ним отводится и поглощенная им тепловая энергия, что обеспечивает охлаждение электронных элементов. В одном варианте осуществления изобретения теплоотводящий элемент изготовлен из теплопроводного материала, такого как алюминий, цинк и/или медь, чтобы облегчить передачу тепловой энергии от электронного устройства воздушному потоку.

[093] Способ 700 может включать в себя поддержание теплового контакта между по меньшей мере частью корпуса и электронным элементом, чтобы обеспечить эффективную передачу тепловой энергии от электронного элемента теплоотводящему элементу. Затем поглощенная тепловая энергия передается воздушному потоку, проходящему по клапанному каналу, в котором в результате нагревается воздух. Таким образом тепловая энергия отводится воздушным потоком.

Шаг 715: пассивный выпуск нагретого воздуха клапанным каналом в направлении акустического элемента.

[094] Способ 700 на шаге 715 дополнительно включает в себя пассивный выпуск нагретого воздуха в направлении акустического элемента. В частности, воздушный поток выходит из клапанного канала на втором его конце (например, на втором конце 324). В некотором варианте осуществления изобретения второй конец расположен выше первого конца так, что воздушный поток поднимается в клапанном канале в заранее заданном направлении.

Шаг 720: перемещение акустическим элементом теплого воздуха из акустического устройства с использованием акустических волн, сформированных акустическим элементом.

[095] Способ 700 на шаге 720 дополнительно включает в себя перемещение нагретого воздуха из акустического устройства акустическим элементом с использованием сформированных им акустических волн. В некотором варианте осуществления изобретения второй конец клапанного канала расположен вблизи акустического элемента, чтобы акустические волны эффективно перемещали нагретый воздушный поток из акустического устройства. В частности, второй конец может быть расположен относительно акустического элемента так, что нагретый воздушный поток, выходящий из второго конца, распространяется в расходящемся поле акустической волны. Таким образом, акустическая волна перемещает нагретый воздушный поток из акустического устройства.

[096] Несмотря на то, что описанные выше варианты реализации приведены со ссылкой на конкретные шаги, выполняемые в определенном порядке, должно быть понятно, что эти шаги могут быть объединены, разделены или что их порядок может быть изменен без выхода за границы настоящей технологии. По меньшей мере некоторые из шагов могут выполняться параллельно или последовательно. Соответственно, порядок и группировка шагов не носят ограничительного характера для настоящей технологии.

Изобретение относится к системе и способу для реализации пассивного теплоотводящего элемента акустического устройства, содержащего акустический элемент, формирующий акустические волны, и электронный элемент, выделяющий тепловую энергию. Технический результат - обеспечение непрерывной эффективной работы акустического устройства за счет рассеивания выделяемого электронным элементом акустического устройства тепла без применения активных элементов, требующих электропитания и создающих нежелательный шум, изменяющий общий звуковой сигнал. Технический результат достигается тем, что система включает в себя пассивный теплоотводящий элемент с корпусом, съемно прикрепленным к акустическому устройству и содержащим клапанный канал, имеющий первый конец и второй конец и обеспечивающий воздушный поток в заранее заданном направлении через корпус от первого конца ко второму концу. Корпус размещен вблизи электронного элемента акустического устройства для передачи тепловой энергии от электронного элемента воздушному потоку в клапанном канале. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Пассивный теплоотводящий элемент для акустического устройства с корпусом, съемно прикрепленным к акустическому устройству и содержащим по меньшей мере один клапанный канал, имеющий первый конец и второй конец и обеспечивающий воздушный поток в заранее заданном направлении через корпус от первого конца ко второму концу, при этом что клапанный канал выполнен вертикально в корпусе так, что первый конец расположен в нижней части корпуса и вблизи электронного элемента, а второй конец расположен в верхней части корпуса и вблизи акустического элемента акустического устройства так, чтобы при работе акустического элемента обеспечивалось перемещение нагретого воздушного потока из акустического устройства, при этом корпус размещен вблизи электронного элемента акустического устройства для передачи тепловой энергии от электронного элемента воздушному потоку в клапанном канале.

2. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что клапанный канал представляет собой открытый клапанный канал, выполненный в корпусе с выходом на поверхность.

3. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что клапанный канал представляет собой закрытый клапанный канал, выполненный в корпусе.

4. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что клапанный канал содержит по меньшей мере одно из следующего: расширение, углубление, выступ, перегородку и «карман» для уменьшения сопротивления воздушному потоку в заранее заданном направлении и/или для увеличения сопротивления воздушному потоку в направлении, противоположном заранее заданному направлению.

5. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что корпус содержит множество клапанных каналов, при этом клапанный канал представляет собой один из множества клапанных каналов, а другой из множества клапанных каналов расположен в корпусе параллельно клапанному каналу.

6. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что между по меньшей мере частью корпуса и электронным элементом обеспечен тепловой контакт.

7. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что акустический элемент представляет собой громкоговоритель.

8. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что электронный элемент размещен на материнской плате.

9. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что электронный элемент содержит процессор и/или элемент памяти.

10. Пассивный теплоотводящий элемент по п. 1, отличающийся тем, что корпус изготовлен из материала, выбранного из группы материалов, состоящей из алюминия, цинка и меди.

11. Способ охлаждения электронного элемента акустического устройства, содержащего электронный элемент, акустический элемент и теплоотводящий элемент с корпусом, съемно прикрепленным к акустическому устройству, в соответствии с п.1, при этом способ включает в себя:

- пассивный забор воздуха из окружающей среды по меньшей мере одним клапанным каналом, предусмотренным в корпусе и обеспечивающим воздушный поток в заранее заданном направлении через корпус,

- нагрев корпусом воздуха в клапанном канале,

- пассивный выпуск нагретого воздуха клапанным каналом в направлении акустического элемента, и

- перемещение акустическим элементом теплого воздуха из акустического устройства с использованием акустических волн, сформированных акустическим элементом.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что акустическое устройство содержит стенку с отверстием, а способ включает в себя подачу воздуха из окружающей среды к клапанному каналу через отверстие.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя:

- пассивный забор другого воздуха из окружающей среды другим клапанным каналом, выполненным в корпусе и обеспечивающим другой воздушный поток в другом заранее заданном направлении,

- нагрев корпусом другого воздуха в другом клапанном канале,

- пассивный выпуск другого нагретого воздуха другим клапанным каналом в направлении акустического элемента, и

- перемещение акустическим элементом другого нагретого воздуха из акустического устройства с использованием акустических волн.

14. Акустическое устройство, содержащее:

- акустический элемент, формирующий акустические волны,

- электронный элемент, выделяющий тепловую энергию, и

- пассивный теплоотводящий элемент с корпусом, съемно прикрепленным к акустическому устройству и содержащим по меньшей мере один клапанный канал, имеющий первый конец и второй конец и обеспечивающий воздушный поток в заранее заданном направлении через корпус от первого конца ко второму концу, при этом что клапанный канал выполнен вертикально в корпусе так, что первый конец расположен в нижней части корпуса и вблизи электронного элемента, а второй конец расположен в верхней части корпуса и вблизи акустического элемента акустического устройства так, чтобы при работе акустического элемента обеспечивалось перемещение нагретого воздушного потока из акустического устройства, при этом корпус размещен вблизи электронного элемента для передачи тепловой энергии от электронного элемента воздушному потоку в клапанном канале.

15. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что клапанный канал представляет собой открытый клапанный канал, выполненный в корпусе с выходом на поверхность.

16. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что клапанный канал представляет собой закрытый клапанный канал, выполненный в корпусе.

17. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что клапанный канал содержит по меньшей мере одно из следующего: расширение, углубление, выступ, перегородку и «карман» или их сочетание для уменьшения сопротивления воздушному потоку в заранее заданном направлении и/или для увеличения сопротивления воздушному потоку в направлении, противоположном заранее заданному направлению.

18. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что корпус содержит множество клапанных каналов, при этом клапанный канал представляет собой один из множества клапанных каналов, а другой из множества клапанных каналов расположен параллельно клапанному каналу в корпусе.

19. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что между по меньшей мере частью корпуса и электронным элементом обеспечен тепловой контакт.

20. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что акустический элемент представляет собой громкоговоритель.

21. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что электронный элемент размещен на материнской плате.

22. Акустическое устройство по п. 14, отличающееся тем, что электронный элемент содержит процессор и/или элемент памяти.