หูฟังไฟฟ้าสถิตของ STAX ที่ใช้ “Pro bias” ตรึงไดอะแฟรมไว้ที่ 580 V DC ซึ่งสูงเป็นราว 9.7 เท่าของขีดจำกัด 60 V DC สำหรับชั้น ES1 ที่ปลอดภัยต่อการสัมผัสใน IEC 62368-1 (ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX 2026; DigiKey, บทความออกแบบ IEC 62368-1 2021) แรงดันไบอัสนี้ยังอยู่ภายในช่วง 75 ถึง 1,500 V DC ที่ข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำของสหภาพยุโรปใช้กำหนดขอบเขตของตน (คณะกรรมาธิการยุโรป, หน้า LVD 2014/35/EU 2026) ไดอะแฟรมที่ถูกประจุนี้บางได้อย่างยิ่ง: Sennheiser อ้าง 2.4 ไมโครเมตรสำหรับ HE 1 และเมมเบรนกราฟีนในงานวิจัยวัดได้ราว 30 nm (หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026; Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013) หลักการไฟฟ้าสถิตเดียวกันนี้ เมื่อทำงานย้อนกลับ คือสิ่งที่แคปซูลไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ใช้ ซึ่งเราครอบคลุมไว้ในสถิติสัญญาณรบกวนของแคปซูลไมโครโฟนหลอดสุญญากาศรุ่นวินเทจของเรา และเดินคนละเส้นทางกับดีไซน์ที่ขับด้วยแม่เหล็กในสถิติ THD ของไดรเวอร์แพลนาร์แมกเนติกเทียบกับไดนามิกของเรา เรารวบรวมข้อมูลจากข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคของ STAX, IEC, UL, คณะกรรมาธิการยุโรป, บทความที่ผ่านการประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิใน Applied Physics Letters, Journal of the Acoustical Society of America และ Microsystems and Nanoengineering รวมถึงการวัดอิสระที่เก็บถาวรซึ่งเผยแพร่โดย Stereophile
หมายเหตุเกี่ยวกับคำว่า “คอมไพลแอนซ์” ในบทความนี้ คำนี้มีสองความหมายที่นี่ และเราแยกออกจากกัน คอมไพลแอนซ์เชิงกล คือความง่ายที่ไดอะแฟรมยอมตามแรงที่มากระทำ (ตรงข้ามกับความแข็งเกร็ง): เมมเบรนบางมวลต่ำที่ขึงเบา ๆ มีคอมไพลแอนซ์สูงมาก การปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎระเบียบ คือการเป็นไปตามกฎความปลอดภัยทางไฟฟ้า เช่น IEC 62368-1 หรือข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำของสหภาพยุโรป หัวข้อ 1, 2 และ 6 ส่วนใหญ่เกี่ยวกับความหมายแรก ส่วนหัวข้อ 4 และ 5 เกี่ยวกับความหมายที่สอง
สรุปโดยย่อ
- แรงดันไบอัส 580 V DC บนเอียร์สปีกเกอร์ขนาดเต็มรุ่นปัจจุบันของ STAX ทุกรุ่น: SR-X9000, SR-009D, SR-L700 MK2 และ SR-X1 (ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX 2026)
- 2 mA DC: ขีดจำกัดกระแสสัมผัส ES1 ในการทำงานปกติ เพิ่มเป็น 25 mA DC ในสภาวะบกพร่องเพียงจุดเดียว (UL Japan, เอกสารเทคนิค IEC 62368-1)
- 60 V DC: ขีดจำกัดแรงดัน ES1 ใน IEC 62368-1 เทียบกับ 120 V DC สำหรับ ES2 (DigiKey, บทความออกแบบ IEC 62368-1 2021)
- 75 ถึง 1,500 V DC: ช่วงแรงดันที่ข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำของสหภาพยุโรปครอบคลุมตั้งแต่วันที่ 20 เมษายน 2016 (คณะกรรมาธิการยุโรป, หน้า LVD 2014/35/EU 2026)
- ราว 30 nm: ความหนาของไดอะแฟรมไฟฟ้าสถิตกราฟีนที่ใช้ไบอัส 100 V DC (Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013)
- 2.4 ไมโครเมตร: ความหนาไดอะแฟรมของ HE 1 ที่ Sennheiser ระบุเอง (หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026)
- THD 0.01% ที่ 1 kHz และ 100 dB SPL: ข้อกล่าวอ้างของ Sennheiser เองสำหรับระบบ HE 1 (หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026)
- THD 1.26% หรือต่ำกว่าตั้งแต่ 20 Hz ถึง 400 Hz สำหรับลำโพงไฟฟ้าสถิต MEMS แบบพุชพูล เทียบกับ 4.4% ที่ 500 Hz สำหรับการออกแบบด้านเดียวรุ่นก่อนหน้า (Fraunhofer IPMS, Microsystems and Nanoengineering 2022 และ 2019)
- 10 dB: ระดับความถี่สูงที่ลดลงซึ่งวัดได้บน Stax SR-007 ตั้งแต่ 2 kHz ถึง 20 kHz (Stereophile, Comparing World-Class Headphones 2011)
- 26 พฤษภาคม 2023: วันเผยแพร่ IEC 62368-1 ฉบับที่ 4.0 ความยาว 823 หน้า (IEC Webstore 2023)
1. แรงดันไบอัส: มาตรฐาน “Pro bias” 580 V และการออกแบบที่ใช้แรงดันต่ำกว่า
ในหูฟังไฟฟ้าสถิต แรงดันไบอัสคือแรงดัน DC สูงคงที่ที่ประจุไดอะแฟรม ขณะที่สัญญาณเพลงทำให้ขั้วไฟฟ้าคงที่สองข้าง (สเตเตอร์) ที่อยู่สองด้านของไดอะแฟรมแกว่งตาม รูปแบบที่โดดเด่นคือความเหมือนกัน: เอียร์สปีกเกอร์ขนาดเต็มรุ่นปัจจุบันของ STAX ทุกรุ่นระบุแรงดันไบอัส 580 V DC เท่ากัน เอเนอร์ไจเซอร์ของ STAX ก็เช่นกัน ดังนั้นแรงดันนี้จึงทำหน้าที่คล้ายมาตรฐานอินเทอร์เฟซระหว่างหูฟังกับแอมพลิฟายเออร์มากกว่าจะเป็นทางเลือกในการออกแบบ
การออกแบบเชิงวิจัยแสดงให้เห็นว่าแรงดันส่วนใหญ่นั้นมาจากรูปทรงเรขาคณิตมากกว่าฟิสิกส์ หูฟังกราฟีนที่มีช่องว่างขั้วไฟฟ้า 120 ไมโครเมตรทำงานที่เพียง 100 V DC (Zhou และ Zettl, Electrostatic Graphene Loudspeaker) และทรานสดิวเซอร์แผ่นนาโนปี 2025 ใช้ 80 V DC (Park, Lee และคณะ, Materials 2025) ช่องว่างที่แคบลดแรงดันที่ต้องใช้สำหรับความเข้มสนามเท่าเดิม ซึ่งเป็นเหตุผลที่การออกแบบขนาดเล็กในหัวข้อ 6 ทำงานที่หลักสิบโวลต์แทนที่จะเป็นหลักร้อย
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| แรงดันไบอัสของเอียร์สปีกเกอร์ขนาดเต็มรุ่นปัจจุบันของ STAX (SR-X9000, SR-009D, SR-L700 MK2, SR-X1) | 580 V DC | ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX 2026 |
| ช่วงแรงดันไบอัสของเอียร์สปีกเกอร์อินเอียร์ STAX SR-003 MK2 | 540 V ถึง 580 V DC | ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX 2026 |
| แรงดันไบอัสของหูฟังไฟฟ้าสถิตกราฟีนต้นแบบ | 100 V DC | Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013 |
| ช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้ากับไดอะแฟรมในต้นแบบกราฟีน | 120 ไมโครเมตร | Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013 |
| ไบอัส DC บนขั้วไฟฟ้าของทรานสดิวเซอร์ลูกผสมแผ่นนาโน NbSe2 | 80 V DC | Park, Lee และคณะ, Materials 2025 |
| การขับ AC ที่ให้ผลดีที่สุดซึ่งทดสอบกับทรานสดิวเซอร์แผ่นนาโนนั้น (จาก 30, 60 และ 90 V) | 90 V AC | Park, Lee และคณะ, Materials 2025 |
บริบท: ตัวเลข 580 V เป็นข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต ไม่ใช่การวัดอิสระ และเอเนอร์ไจเซอร์ของ STAX ในหัวข้อ 4 ก็ระบุไบอัส DC เท่ากัน หน้าข้อมูลจำเพาะฉบับเต็มอยู่ที่ stax.co.jp
2. ความหนาไดอะแฟรม ช่องว่างขั้วไฟฟ้า และมวลที่เคลื่อนที่ (คอมไพลแอนซ์เชิงกล)
ไดอะแฟรมไฟฟ้าสถิตถูกดึงอย่างเกือบสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว จึงไม่จำเป็นต้องแข็งเพื่อคงรูป ซึ่งทำให้นักออกแบบทำให้มันบางและเบามากได้ และนี่คือสิ่งที่ให้ไดรเวอร์มีคอมไพลแอนซ์เชิงกลสูง ไดอะแฟรมกราฟีนในงานวิจัยวัดความหนาได้ราว 30 nm โดยมีการส่งผ่านแสง 22% ถึง 25% บางกว่า 2.4 ไมโครเมตรที่ Sennheiser ระบุสำหรับ HE 1 ประมาณ 80 เท่า (30 nm คือ 0.03 ไมโครเมตร; 2.4 / 0.03 = 80) (หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1)
ผลตอบแทนของมวลเคลื่อนที่ต่ำปรากฏในประสิทธิภาพมากกว่าตัวเลขมวลเพียงตัวเดียว ผู้เขียนงานวิจัยกราฟีนรายงานกระแสขณะทำงานระดับไม่กี่นาโนแอมป์ กำลังไฟที่ใช้ต่ำกว่า 1 ไมโครวัตต์มาก และประสิทธิภาพไฟฟ้าสถิตที่ในหลักการอาจใกล้ 1 เทียบกับต่ำกว่า 0.1 สำหรับหูฟังขดลวดแม่เหล็ก เราไม่พบตัวเลขมวลเคลื่อนที่ในหน่วยมิลลิกรัมที่ผ่านการประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิสำหรับหูฟังไฟฟ้าสถิตเชิงพาณิชย์รุ่นใดเลย การเปรียบเทียบกับไดรเวอร์ไดนามิกและแพลนาร์จึงยังเป็นเชิงคุณภาพ (ดูข้อสังเกตเกี่ยวกับข้อมูล)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| ความหนาไดอะแฟรมของ Sennheiser HE 1 (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | 2.4 ไมโครเมตร เคลือบแพลทินัมด้วยการระเหย | หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026 |
| ความหนา (ประมาณจากการส่งผ่านแสง) และเส้นผ่านศูนย์กลางของไดอะแฟรมไฟฟ้าสถิตกราฟีน | หนาราว 30 nm กว้าง 7 mm | Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013 |
| ประสิทธิภาพของไดรเวอร์ไฟฟ้าสถิตในหลักการ เทียบกับหูฟังขดลวดแม่เหล็กทั่วไป | ใกล้ 1 เทียบกับต่ำกว่า 0.1 | Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013 |
| ความหนาของแผ่นนาโน NbSe2 ที่นำไฟฟ้าซึ่งใช้ในไดอะแฟรมของทรานสดิวเซอร์ลูกผสม | ราว 3.5 nm | Park, Lee และคณะ, Materials 2025 |
| เส้นผ่านศูนย์กลางของไดอะแฟรมพุชพูลทรงกลมที่สร้างแบบจำลองและวัดสำหรับหูฟังครอบหู | 60 mm และ 65 mm | Chiang และ Huang, JASA 2019 |
| กึ่งแกนยาวและกึ่งแกนสั้นของไดอะแฟรมหูฟังพุชพูลทรงรีต้นแบบ | 32 mm และ 30 mm | Chiang และ Huang, Journal of Vibration and Acoustics 2022 |
บริบท: ในการศึกษาปี 2019 การออกแบบขนาด 65 mm ที่ติดตั้งในหูฟังครอบหูให้การตอบสนองบนหูเทียมใกล้เคียงกับเส้นโค้งเป้าหมายที่ Harman ชื่นชอบ และผู้เขียนประเมินว่าคุณภาพเสียงเทียบได้กับหูฟังไดนามิกระดับไฮเอนด์ (Chiang และ Huang, Journal of the Acoustical Society of America 2019) นั่นเป็นการประเมินของผู้เขียนเอง ไม่ใช่การทดสอบฟังแบบปกปิด
3. ความเพี้ยนและการตอบสนองความถี่: สิ่งที่ถูกวัดจริง
ชื่อเสียงด้านความเพี้ยนต่ำของหูฟังไฟฟ้าสถิตส่วนใหญ่อิงกับตัวเลขของผู้ผลิต Sennheiser อ้าง THD 0.01% ที่ 1 kHz และ 100 dB SPL สำหรับ HE 1 แต่นั่นเป็นข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตสำหรับทั้งระบบ รวมแอมพลิฟายเออร์ ไม่ใช่การวัดอิสระของตัวหูฟัง ตัวเลขอิสระที่เผยแพร่มีน้อยกว่าและเก่ากว่า สำหรับบริบทว่าการตอบสนองแบบ “เป็นกลาง” หมายถึงอะไร ดูสถิติความชอบเส้นโค้งเป้าหมายของ Harmanของเรา
บันทึกอิสระที่มีอยู่นั้นมีประโยชน์เพราะขัดแย้งกับสมมติฐานที่ว่า “ราบเรียบโดยปริยาย” การวัดที่เก็บถาวรซึ่งเผยแพร่โดย Stereophile พบว่า Stax SR-007 ลดลง 10 dB ตั้งแต่ 2 kHz ถึง 20 kHz เมื่อเทียบกับเสียงกลางและเบส พร้อมยอดแคบใกล้ 10 kHz (Stereophile, Comparing World-Class Headphones: Stax SR-007) ข้อมูลล่าสุดที่มี: Stereophile และ InnerFidelity ปี 2011 รวมถึงแผ่นข้อมูลการวัดที่ไฟล์ลงวันที่ปี 2017
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| THD ของระบบ Sennheiser HE 1 ที่ 1 kHz และ 100 dB SPL (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | 0.01% | หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026 |
| ช่วงความถี่ที่ระบุสำหรับ Sennheiser HE 1 (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | 8 Hz ถึงสูงกว่า 100 kHz | หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026 |
| ระดับความถี่สูงที่วัดได้ของ Stax SR-007 ตั้งแต่ 2 kHz ถึง 20 kHz เมื่อเทียบกับเสียงกลางและเบส | ลดลง 10 dB | Stereophile, Comparing World-Class Headphones 2011 |
| การตัดเสียงรบกวนแบบแถบกว้างของ Stax SR-X Mk3 Pro ตั้งแต่ 100 Hz ถึง 10 kHz | -11 dBr | แผ่นข้อมูลการวัดของ Stereophile 2017 |
| การวัดอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าและเฟสสำหรับหูฟังไฟฟ้าสถิตในคลังของ Stereophile | ไม่มี (ไม่ได้วัด) | แผ่นข้อมูลการวัดของ Stereophile 2017 |
| การตอบสนองความถี่ที่ระบุสำหรับหูฟังไฟฟ้าสถิต Koss ESP/950 (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | 8 Hz ถึง 35,000 Hz | หน้าผลิตภัณฑ์ Koss ESP/950 2026 |
หมายเหตุเรื่องค่าผิดปกติ: แผ่นข้อมูลที่เก็บถาวรของ Stereophile พล็อต THD+สัญญาณรบกวนสำหรับหูฟังไฟฟ้าสถิตที่ 90 และ 100 dB แต่ไฟล์ PDF ที่เผยแพร่พิมพ์เป็นเส้นโค้ง ไม่ใช่ตารางเปอร์เซ็นต์ เราจึงไม่รายงานเปอร์เซ็นต์ THD อิสระสำหรับหูฟังไฟฟ้าสถิตขนาดเต็ม (การวัด SR-X Mk3 Pro ของ Stereophile) หน้า Koss ESP/950 ระบุอิมพีแดนซ์ 100k โอห์ม และความไว 98 dB SPL/1mW ซึ่งเป็นตัวเลขของผู้ผลิตเช่นกัน
4. การแกว่งแรงดันและกำลังของเอเนอร์ไจเซอร์
ไดรเวอร์ไฟฟ้าสถิตทำงานเหมือนตัวเก็บประจุ (110 pF รวมสายในรุ่นขนาดเต็มของ STAX) จึงต้องการแรงดันมากกว่ากระแส และ STAX ระบุเอียร์สปีกเกอร์เหล่านั้นที่ 100 ถึง 101 dB ที่ 1 kHz เมื่อป้อนอินพุต 100 Vrms SRM-T8000 รุ่นเรือธงแกว่ง 470 Vrms ที่ 1 kHz ซึ่งระบุเป็น 1,330 Vp-p ในข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต ด้วยอัตราขยาย 60 dB (ข้อมูลจำเพาะ STAX SRM-T8000) นั่นสูงเป็นราว 15.7 เท่าของขีดจำกัด ES1 ที่ 30 Vrms สำหรับ AC ต่ำกว่า 1 kHz ที่ระบุในตาราง (470 / 30 = 15.7) ซึ่งเป็นเหตุผลที่หัวข้อ 5 สำคัญสำหรับทุกคนที่สร้างหรือดัดแปลงแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้
ความกระจายทั่วทั้งไลน์สินค้าแสดงถึงการแลกเปลี่ยนระหว่างช่วงเผื่อแรงดันกับความพกพา SRM-D10 MK2 ที่ใช้แบตเตอรี่ลดลงเหลือ 200 Vrms และอัตราขยาย 53 dB ขณะที่รุ่นที่ใช้ไฟบ้านอยู่ระหว่าง 300 ถึง 470 Vrms (ข้อมูลจำเพาะ STAX SRM-D10 MK2) แม้แต่รุ่นพกพาก็ให้ได้สองเท่าของอินพุต 100 Vrms ที่ใช้ระบุความไว
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| เอาต์พุตสูงสุดของเอเนอร์ไจเซอร์ STAX SRM-T8000 ที่ 1 kHz (อัตราขยาย 60 dB, กินไฟ 95 W) | 470 Vrms (1,330 Vp-p) | ข้อมูลจำเพาะ STAX SRM-T8000 2026 และ HomeTheaterHifi 2024 ก็ระบุไว้ด้วย |
| เอาต์พุตสูงสุดของเอเนอร์ไจเซอร์ STAX SRM-700S, SRM-400S และ SRM-500T ที่ 1 kHz | 450, 400 และ 300 Vrms | ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX 2026 |
| เอาต์พุตสูงสุด อัตราขยาย และอายุแบตเตอรี่ของ STAX SRM-D10 MK2 รุ่นพกพา | 200 Vrms, 53 dB (450 เท่า), ราว 3.5 ชั่วโมงเมื่อใช้อินพุต USB | ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX 2026 |
| ขีดจำกัดแรงดัน ES1 สำหรับ AC ต่ำกว่า 1 kHz ใน IEC 62368-1 | 30 Vrms (ค่ายอด 42.4 V) | DigiKey, บทความออกแบบ IEC 62368-1 2021 |
| ขีดจำกัดแรงดัน ES2 สำหรับ AC ต่ำกว่า 1 kHz ใน IEC 62368-1 | 50 Vrms (ค่ายอด 70.7 V) | DigiKey, บทความออกแบบ IEC 62368-1 2021 |
| ขอบล่างของแรงดัน AC ในข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำของสหภาพยุโรป | 50 V AC | คณะกรรมาธิการยุโรป, หน้า LVD 2014/35/EU 2026 |
บริบท: ตัวเลข 1,330 Vp-p ปรากฏในข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิตที่ถูกอ้างซ้ำในบทวิจารณ์ SR-X9000 ของ HomeTheaterHifi ลงวันที่ 19 สิงหาคม 2024 การคำนวณตรงกัน: 470 Vrms คูณ 1.414 คูณ 2 ได้ประมาณ 1,329 V
5. การปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎระเบียบ: ชั้นพลังงาน IEC 62368-1 และข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำของสหภาพยุโรป
IEC 62368-1 เข้ามาแทนที่มาตรฐานความปลอดภัยด้านเสียง/วิดีโอและไอทีรุ่นเก่า โดยจัดแหล่งพลังงานเป็นชั้นและกำหนดมาตรการป้องกันสำหรับแต่ละชั้น ฉบับที่สี่ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 26 พฤษภาคม 2023 มีความยาว 823 หน้า และมีวันที่เสถียรภาพคือปี 2026 ซึ่งเป็นปีที่ IEC คาดว่าเนื้อหาจะคงเดิมจนถึง (IEC 62368-1:2023 บน IEC Webstore) ชั้นทางไฟฟ้ามีความสำคัญโดยตรงต่อหูฟังไฟฟ้าสถิต: ES1 ไม่ต้องใช้มาตรการป้องกันสำหรับผู้ใช้ทั่วไป ES2 ต้องใช้อย่างน้อยหนึ่งอย่าง และ ES3 ต้องใช้มาตรการป้องกันแบบสองชั้นหรือแบบเสริมแรง (DigiKey, How to Design Protection Circuits Compliant for IEC 62368-1)
แรงดันเพียงอย่างเดียวไม่ได้กำหนดชั้น มาตรฐานกำหนดขีดจำกัดทั้งแรงดันสัมผัสที่คาดว่าจะเกิดและกระแสสัมผัส ซึ่งเป็นเหตุผลที่แหล่งจ่ายแรงดันสูงแต่จำกัดกระแสถูกประเมินทั้งสองด้าน (UL Japan, เอกสารเทคนิค IEC 62368-1) เราไม่พบเอกสารสาธารณะที่ระบุว่าระบบหูฟังไฟฟ้าสถิตรุ่นใดถูกจัดชั้นอย่างไร อัตราส่วนด้านล่างจึงเปรียบเทียบเฉพาะแรงดัน
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| ฉบับของ IEC 62368-1 วันที่เผยแพร่ และความยาว | ฉบับที่ 4.0 วันที่ 26 พฤษภาคม 2023 ความยาว 823 หน้า (ฉบับแก้ไขสิงหาคม 2025) | IEC Webstore 2023 |
| ขีดจำกัดแรงดัน DC สำหรับ ES1 และ ES2 | 60 V DC และ 120 V DC | DigiKey, บทความออกแบบ IEC 62368-1 2021 |
| ขีดจำกัดกระแสสัมผัส ES1 ในการทำงานปกติเทียบกับสภาวะบกพร่องเพียงจุดเดียว | 2 mA DC เทียบกับ 25 mA DC (0.5 mA rms เทียบกับ 5 mA rms สำหรับ AC ต่ำกว่า 1 kHz) | UL Japan, เอกสารเทคนิค IEC 62368-1 |
| ไบอัส Pro 580 V DC เทียบกับขีดจำกัดแรงดัน DC ของ ES1 และ ES2 | ราว 9.7 เท่าของ ES1 (580 / 60) และ 4.8 เท่าของ ES2 (580 / 120) | คำนวณจากไบอัสในหัวข้อ 1 และขีดจำกัด DC ของ DigiKey |
| แรงดันพิกัดสูงสุดของอุปกรณ์ที่อยู่ภายใต้ IEC 62368-1 | 600 V | Element, A Complete Guide to IEC 62368-1 2025 |
| ช่วงแรงดันที่ข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำของสหภาพยุโรป 2014/35/EU ครอบคลุม | 50 ถึง 1,000 V AC และ 75 ถึง 1,500 V DC | คณะกรรมาธิการยุโรป, หน้า LVD 2026 |
| วันที่ข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำ 2014/35/EU เริ่มใช้บังคับ | 20 เมษายน 2016 | คณะกรรมาธิการยุโรป, หน้า LVD 2026 |
| วันที่ถอน EN 62368-1:2014 ในยุโรปตามกำหนดการ | 6 กรกฎาคม 2024 | Element, A Complete Guide to IEC 62368-1 2025 |
บริบท: หน้า LVD ของคณะกรรมาธิการยุโรป ใช้ช่วงแรงดันกับอินพุตหรือเอาต์พุตของอุปกรณ์ และ Element คาดว่าฉบับที่สี่จะมีผลบังคับในปี 2026 หรือ 2027 (Element, A Complete Guide to IEC 62368-1) เอกสารของ UL ยังอธิบายว่าการสัมผัส ES2 อาจเจ็บปวด และการสัมผัส ES3 อาจทำให้บาดเจ็บ รวมถึงหัวใจเต้นสั่นพริ้ว
6. ลำโพงอินเอียร์ไฟฟ้าสถิต MEMS: ย่อหลักการให้เล็กลง
ลำโพง MEMS (ระบบไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์) เป็นการออกแบบไฟฟ้าสถิตที่ใหม่ที่สุด ผลิตด้วยการกัดบนซิลิคอนแทนที่จะสร้างจากฟิล์มที่ขึงตึง ลำโพงเหล่านี้แสดงการแลกเปลี่ยนของคอมไพลแอนซ์เชิงกลในรูปแบบที่เรียบง่ายที่สุด: ช่องว่างไฟฟ้าสถิตใช้ได้เพียงถึงจุดหนึ่งก่อนที่ขั้วไฟฟ้าที่เคลื่อนที่จะดูดติดกับขั้วไฟฟ้าคงที่ (ปรากฏการณ์พูลอิน) ซึ่งทีมจาก Fraunhofer IPMS และ Arioso ระบุไว้ที่ราวหนึ่งในสามของช่องว่างขั้วไฟฟ้า (Ehrig และคณะ, Forum Acusticum 2020) แอคทูเอเตอร์พุชพูลแบบสมมาตรคงค่า THD ที่ 1.26% หรือต่ำกว่าระหว่าง 20 Hz ถึง 400 Hz ขณะที่การออกแบบด้านเดียวรุ่นก่อนหน้าของทีมเดียวกันวัดได้ 4.4% ที่ 500 Hz (Kaiser และคณะ, The push-pull principle, Microsystems and Nanoengineering 2022)
เอาต์พุตคือปัญหาที่ยังแก้ไม่ตก การออกแบบรุ่นก่อนหน้าทำได้ 69 dB ที่ 500 Hz ในเครื่องจำลองหูมาตรฐาน และรุ่นพุชพูลทำได้ 79 dB ถึง 1 kHz (Kaiser และคณะ, all-silicon MEMS micro speaker, Microsystems and Nanoengineering 2019 และบทความปี 2022 ข้างต้น) บทความทบทวนปี 2025 ที่ครอบคลุมข้อมูลสมรรถนะตั้งแต่ปี 1990 ถึง 2026 พบว่าลำโพง MEMS แบบเพียโซอิเล็กทริกครองสนามนี้ ส่วนใหญ่เพราะมุ่งเน้นการย่อขนาดและประสิทธิภาพ (Wittek และคณะ, Review of MEMS Transducers for Audio Applications) สำหรับพฤติกรรมของลำโพงทั่วไปขนาดเล็กเมื่อใกล้ขีดจำกัด ดูสถิติความเพี้ยนของลำโพงสมาร์ตโฟนและ SPL สูงสุดของเรา
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| THD ของลำโพงไฟฟ้าสถิต MEMS ด้านเดียวที่ 500 Hz (ออฟเซ็ต DC 40 V, สัญญาณขับ 10 Vpp) | 4.4% | Kaiser และคณะ, Microsystems and Nanoengineering 2019 |
| SPL ของอุปกรณ์นั้นที่ 500 Hz ในเครื่องจำลองหู IEC 60318-4 (1.26 cm3) | 69 dB สูงสุด 104 dB ที่ 11.4 kHz | Kaiser และคณะ, Microsystems and Nanoengineering 2019 |
| THD ของลำโพงไฟฟ้าสถิต MEMS แบบพุชพูลตั้งแต่ 20 Hz ถึง 400 Hz | 1.26% หรือต่ำกว่า พุ่งสูงสุด 2% ที่ 1.4 kHz | Kaiser และคณะ, Microsystems and Nanoengineering 2022 |
| ช่องว่างไฟฟ้าสถิตและขนาดชิปของอุปกรณ์พุชพูล | 2.5 ไมโครเมตร, 10 x 10 mm2 | Kaiser และคณะ, Microsystems and Nanoengineering 2022 |
| ช่องว่างแยกทั่วไปในลำโพง MEMS ไฟฟ้าสถิต | 1 ถึง 8 ไมโครเมตร | Micromachines, Review of Recent Development of MEMS Speakers 2021 |
| SPL ของลำโพง MEMS ไฟฟ้าสถิตพาริลีนขนาด 2 x 2 mm ที่ระยะ 1 cm ขับที่ 150 V | 113.4 dB ที่ 7.68 kHz | บทความทบทวนใน Micromachines 2021 อ้างถึง Kim 2005 |
| สัญญาณขับและ THD ของลำโพง MEMS เพียโซอิเล็กทริก PZT แบบสปัตเตอร์ เพื่อการเปรียบเทียบ | 2 Vpp, THD ต่ำกว่า 2% | บทความทบทวนใน Micromachines 2021 อ้างถึง Stoppel 2018 |
บริบท: บทความ Kaiser และคณะ ปี 2022 ฉบับเดียวกันอ้างถึงงานก่อนหน้าของ Sugimoto และคณะ ซึ่งการขับแบบพุชพูลลดฮาร์มอนิกลงราว 10 dB เมื่อเทียบกับการขับด้านเดียว บทความทบทวนใน Micromachines ระบุว่าผลพาริลีนปี 2005 วัดที่ระยะ 1 cm จึงเทียบกับตัวเลขจากเครื่องจำลองหูโดยตรงไม่ได้
สรุป: ไบอัสแรงดันสูงและคอมไพลแอนซ์ไดรเวอร์ของหูฟังไฟฟ้าสถิตในรูปแบบตัวเลข
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| แรงดันไบอัสของเอียร์สปีกเกอร์ขนาดเต็มรุ่นปัจจุบันของ STAX | 580 V DC | ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX 2026 |
| เอาต์พุตสูงสุดของเอเนอร์ไจเซอร์ STAX SRM-T8000 ที่ 1 kHz | 470 Vrms (1,330 Vp-p) | ข้อมูลจำเพาะ STAX SRM-T8000 2026 |
| ขีดจำกัดแรงดัน DC ของ ES1 และ ES2 ใน IEC 62368-1 | 60 V DC และ 120 V DC | DigiKey, บทความออกแบบ IEC 62368-1 2021 |
| ขีดจำกัดแรงดัน ES1 สำหรับ AC ต่ำกว่า 1 kHz | 30 Vrms (ค่ายอด 42.4 V) | DigiKey, บทความออกแบบ IEC 62368-1 2021 |
| ไบอัส 580 V DC เป็นกี่เท่าของขีดจำกัด DC ของ ES1 | ราว 9.7 เท่า | คำนวณ (580 / 60) ดูหัวข้อ 5 |
| ขีดจำกัดกระแสสัมผัส ES1 ในการทำงานปกติ | 2 mA DC | UL Japan, เอกสารเทคนิค IEC 62368-1 |
| ช่วง DC ของข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำของสหภาพยุโรป | 75 ถึง 1,500 V DC | คณะกรรมาธิการยุโรป, หน้า LVD 2026 |
| วันที่เผยแพร่ IEC 62368-1 ฉบับที่ 4.0 | 26 พฤษภาคม 2023 | IEC Webstore 2023 |
| แรงดันพิกัดสูงสุดที่ IEC 62368-1 ครอบคลุม | 600 V | Element, A Complete Guide to IEC 62368-1 2025 |
| ความหนาไดอะแฟรมไฟฟ้าสถิตกราฟีน | ราว 30 nm | Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013 |
| แรงดันไบอัสของหูฟังกราฟีน | 100 V DC | Zhou และ Zettl, Applied Physics Letters 2013 |
| ความหนาไดอะแฟรมของ Sennheiser HE 1 (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | 2.4 ไมโครเมตร | หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026 |
| THD ของ Sennheiser HE 1 ที่ 1 kHz และ 100 dB SPL (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | 0.01% | หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 2026 |
| ระดับเสียงแหลมของ Stax SR-007 ที่วัดได้ลดลง ตั้งแต่ 2 kHz ถึง 20 kHz | ลดลง 10 dB | Stereophile, Comparing World-Class Headphones 2011 |
| THD ของลำโพงไฟฟ้าสถิต MEMS การออกแบบพุชพูล (20 Hz ถึง 400 Hz) เทียบกับการออกแบบด้านเดียวรุ่นก่อนหน้า (500 Hz) | 1.26% หรือต่ำกว่า เทียบกับ 4.4% | Kaiser และคณะ, Microsystems and Nanoengineering 2022 และ 2019 |
| ขีดจำกัดพูลอินของการเบี่ยงเบนที่ใช้ได้ของขั้วไฟฟ้าสถิตเดี่ยว | ราว 1/3 ของช่องว่างขั้วไฟฟ้า | Ehrig และคณะ, Forum Acusticum 2020 |
| ช่องว่างทั่วไปของลำโพง MEMS ไฟฟ้าสถิต | 1 ถึง 8 ไมโครเมตร | บทความทบทวนใน Micromachines 2021 |
ระเบียบวิธีและแหล่งที่มา
- หน้าข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ STAX อ่านเมื่อเดือนตุลาคม 2026: SR-X9000, SRM-T8000, SRM-D10 MK2 รวมถึงหน้า SR-009D, SR-L700 MK2, SR-X1, SR-003 MK2, SRM-700S, SRM-400S และ SRM-500T บน stax.co.jp ตัวเลขทั้งหมดของ STAX เป็นข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง
- หน้าผลิตภัณฑ์ Sennheiser HE 1 และ หน้าผลิตภัณฑ์ Koss ESP/950: ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต ซึ่งระบุไว้ตามนั้น
- Zhou และ Zettl, Electrostatic Graphene Loudspeaker, Applied Physics Letters 102, 2013 (ฉบับเต็มบน arXiv)
- Chiang และ Huang, Experimental modeling and application of push-pull electrostatic speakers, JASA 146(4), 2019; Chiang และ Huang, ไดอะแฟรมพุชพูลทรงรี, Journal of Vibration and Acoustics 2022 (บทคัดย่อผ่าน OpenAlex)
- Park, Lee และคณะ, High-Performance Acoustic Transducers with Exfoliated NbSe2 Nanosheets and Hybrid Force Mechanisms, Materials 18(4), 2025
- การวัดของ InnerFidelity ที่ Stereophile เก็บถาวรไว้: Comparing World-Class Headphones: Stax SR-007 (2011) และ แผ่นข้อมูลการวัด Stax SR-X Mk3 Pro (2017)
- HomeTheaterHifi, บทวิจารณ์เอียร์สปีกเกอร์ Stax SR-X9000, 19 สิงหาคม 2024 ใช้เฉพาะสำหรับตัวเลข 1,330 Vp-p ของผู้ผลิต
- IEC 62368-1:2023, IEC Webstore
- DigiKey, How to Design Protection Circuits Compliant for IEC 62368-1, Steven Keeping, 5 พฤษภาคม 2021
- UL Japan, เอกสารเทคนิค IEC 62368-1 ว่าด้วยชั้น ES เทียบกับ SELV
- Element, A Complete Guide to IEC 62368-1 (แก้ไขล่าสุด 7 สิงหาคม 2025)
- คณะกรรมาธิการยุโรป, หน้าข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าต่ำ (LVD)
- Kaiser และคณะ, Concept and proof for an all-silicon MEMS micro speaker utilizing air chambers, Microsystems and Nanoengineering 5, 43, 2019; Kaiser และคณะ, The push-pull principle, Microsystems and Nanoengineering 8, 125, 2022; Ehrig และคณะ, Electrostatic Push-Pull MEMS Audio Transducer for In-Ear Applications, Forum Acusticum 2020
- Review of Recent Development of MEMS Speakers, Micromachines 12(10), 1257, 2021 และ Wittek, Melnikov, Kaiser และ Zimmermann, Review of MEMS Transducers for Audio Applications, arXiv 2025 (แก้ไขเมื่อ 14 กันยายน 2026)
- ข้อสังเกตเกี่ยวกับข้อมูล: ไม่มีห้องปฏิบัติการอิสระใดในรอบนี้เผยแพร่เปอร์เซ็นต์ THD ในรูปตารางหรือตัวเลขมวลเคลื่อนที่ (ในหน่วยมิลลิกรัม) สำหรับหูฟังไฟฟ้าสถิตขนาดเต็มรุ่นปัจจุบัน การเปรียบเทียบความเพี้ยนและมวลกับไดรเวอร์ไดนามิกและแพลนาร์จึงอาศัยข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต ต้นแบบงานวิจัย และอุปกรณ์ MEMS ข้อมูลล่าสุดที่มีสำหรับการวัดอิสระของรุ่นขนาดเต็ม: Stereophile และ InnerFidelity ปี 2011 และ 2017 ข้อมูลกราฟีนของ Zhou และ Zettl (2013) และเอกสารเทคนิคของ UL (เก็บถาวรปี 2014) ก็เก่ากว่าสามปีเช่นกัน ขีดจำกัด ES1 และ ES2 มาจากเอกสารอธิบายของ DigiKey และ UL ไม่ใช่จากเนื้อหามาตรฐาน 823 หน้าซึ่งต้องจ่ายเงินเพื่ออ่าน ควรตรวจสอบตัวมาตรฐานเองก่อนงานรับรองใด ๆ อัตราส่วน 9.7 และ 15.7 เปรียบเทียบเฉพาะแรงดันและไม่ได้กำหนดชั้นพลังงาน เพราะขีดจำกัดกระแสสัมผัสก็มีผลด้วย IEC 62368-1 ถึงวันที่เสถียรภาพในปี 2026 ดังนั้นการแก้ไขหรือการยืนยันอาจเปลี่ยนตัวเลขเหล่านี้ และ Element คาดว่าฉบับที่สี่จะมีผลบังคับในปี 2026 หรือ 2027
อัปเดตล่าสุด: 27 ตุลาคม 2026 เราอัปเดตสรุปนี้ทุกไตรมาส และคาดว่าการรีเฟรชครั้งถัดไปจะเกิดขึ้นเมื่อ IEC ประกาศการตัดสินใจเรื่องวันที่เสถียรภาพของ IEC 62368-1 ฉบับที่ 4.0