DE2150585A1 - Elektrische Heizanordnung - Google Patents

Elektrische Heizanordnung

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DE2150585A1
DE2150585A1 DE19712150585 DE2150585A DE2150585A1 DE 2150585 A1 DE2150585 A1 DE 2150585A1 DE 19712150585 DE19712150585 DE 19712150585 DE 2150585 A DE2150585 A DE 2150585A DE 2150585 A1 DE2150585 A1 DE 2150585A1
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heating
heat
semiconductor element
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Pilato Maurice Jean-Marie
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QUANTUM FA
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    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/18Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1854Arrangement or mounting of grates or heating means for air heaters
    • F24H9/1863Arrangement or mounting of electric heating means
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/02Soldering irons; Bits
    • B23K3/03Soldering irons; Bits electrically heated
    • B23K3/033Soldering irons; Bits electrically heated comprising means for controlling or selecting the temperature or power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
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    • F24H3/0405Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
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    • G05D23/24Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/148Silicon, e.g. silicon carbide, magnesium silicide, heating transistors or diodes

Description

  • ELEKTP IS CHE IBIZANORDNUNG Die Erfindung betrifft von elektrischem Strom gespeiste Heizanordnungen.
  • Die Erfindung bezweckt vor allem, elektrische Heizanordnungen einfach und ökonomisch zu gestalten, und insbesondere reduzierte Dimensione vorzusehen, unter gleichzeitiger Regelung von Temperatur und Heizleistung.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Heizanordnung, in der mindestens ein aus einem Halbleiterelement mit mindestens drei Elektroden bestehenden Wärmegenerator mit wärmeleitenden Mitteln im Wärmekontakt mit dem Halbleiter verbunden ist, wobei Temperaturregelungsmittel vorgesehen sind, die auf die Charakteristik des Halbleiters einwirken und damit die am Orte der wärmeleitenden Mittel herrschende Temperatur regeln.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Halbleiterelement ein Hochleistungstransistor, der in einem mit einer Schraube versehenen Sockel montiert ist, der die Rolle des Wärmeleitere spielt; die Temperaturregelungsmittel bestehen aus einem Element, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung erlaubt eine direkte Benützung von Hochleistungshalbleiterplättchen, die mittels mechanischer, physischer oder anderer Mittel an wärmestrahlende und/oder -leitende Elemente verschiedenster Formen und Volumen befestigt, angelötet, angeschweisst oder sonstwie untrennbar verbunden sind. Auf diese Weise werden zahlreiche Ausführungen von Wärmestrahlern geschaffen, die von elektrischem Strom gespeist werden.
  • In der praktischen Ausführung der Heizoberflächen und Heizkörper gemäss der Erfindung, gibt es dank der geripn Abmessungen der Hochleistungshalbleitereleme,lte zahlreiche neue Möglichkeiten wie z.B. die folgenden: Eine erhöhte Leichtigkeit der praktischen Ausführung, Oekonomie, Realisierbarkeit, Verringerung der Abmessungen, mechanische und thermische Widerstandsfähigkeit, Unempfindlichkeit gegen Stoss und Schwingungen, niedrige Arbeitsspannungen. Diese Eigenschaften gestatten die Konstruktion von neuen Heizanordnungen nachgiebiger oder starrer Natur, mit den verschiedensten Oberflächen und Volumen, z.B. in der Form von Heizplatten, Heizbändern, Heizscheiben, Heizröhren, Heizwindungen, Heizstangen.
  • Auf diese Weise werden neue Heizelemente geschaffen, die mittels anderer Verfahren nur schwer zu realisieren sind, wie z.B Heizflügel für Ventilatoren, die die gewünschten Kalorien an einen gewünschten Ort, direkt am Niveau des Luftstromes, oder jeden anderen Gasstromes liefern können.
  • Andere Heizstrahler gemäss der Erfindung können beweglich oder deformierbar ausgebildet sein, gleichzeitig mit, oder unabhängig von der Kalorieerzeugung.
  • Weitere neue Anwendungen der erfindungsgemässen Heizelemente ergeben sich aus der Schmiegsamkeit,-#it der die Regulierung und Steuerung der Elemente gehandhabt werden kann, wie es schon aus früheren Ausführungen zu ersehen war.
  • Gemäss der Erfindung kann jede Oberfläche oder Volumen von beliebiger Form als Heizgenerator ausgebildet werden, indem man über die Oberfläche, oder. in dem Volumen, mehrere Hochleistungshalbleiterpastillen sorgfältig verteilt, vorausgesetzt, dass im Interesse eines guten Funktionierens, die die Wärmeableitung betreffenden physikalischen Gesetze für die benützten Halbleiter respektiert werden, wie z.B.
  • für Silizium, Germanium, oder jeden anderen bei Hochtemperatur arbeitenden Haibleitor.
  • In den Ausführungsformen der Erfindung, sind die Heizelemente als halbleitende Plättchen von geringer Stärke und geringer Oberfläche ausgebildet. Die Abmessungen dieser Plättchen sind eine Funktion der gewünschten Heizleistung.
  • So z.B. dient zur Erzielung einer Heizstrahlung von 60 Watt, ein aus Silizium bestehendes Halbleiterplättchen mit drei Elektroden, von 4mm Länge, 4mm Weite und 0.2mm Stärke.
  • Hiezu ist zu bemerken, dass dieses Halbleiterplättchen mit einer Schutzvorrichtung verbunden ist, und dass die ganze Anordnung so auszubilden ist, wie es bei der Besprechung der anderen Ausführungsformen der Erfindung früher beschrieben worden ist, d.h. die Anordnung ist mit Thermistanzen oder anderen Regulierungselementen versehen, die die thermische Regulrerung sichern, und den Abbruch des Halbleiters verhindern. In die gleiche Anordnung gehören passive elektronische Elemente, die den Arbeitsbereich des benützten Halbleiters bestimmen, insbesondere Spannung und Leistung der verschiedenen Elektroden.
  • Ueberdies muss das Halbleiterplättchen zum richtigen Funktionieren mit einer vorzugsweise metallischen Nutzungsvorrichtung verbunden sein, derart, dass das Halbleiterplättchen oder die Pastille durch Wärmeableitung von überschüssigen, durch Stromdurchgang im Halbleiter erzeugten Kalorien befreit werden kann. Der Halbleiter hat vorzugsweise drei Elektroden, wovon eine zur Steuerung dient. Die Heizelemente sind hier derart gespeist, dass das halbleitende Plättchen oder die Pastille die Abbruchspannung des Halbleiters nicht übersteigen kann. Diese Abbruchspannung wird um einige Volts reduziert, falls die Halbleiter zur Heizstrahlung verwendet werden. Eine solche Reduktion gewährleistet korrektes Funktionieren und volle Sicherheit. So z.B. für den Fall, dass das als Heizelenient benütze Halbleiterplättchen im Typ einem Halbleiterelement des Transistors ATES BU 120 gleicht, ergibt eine Prüfung der Spannungs-Stromstärke-Strahlleistungs-Kurven für dieses Element, dass das Element nur mit einer Spannung von 10 Volt maximum zwischen Emitter und Kollektor, und mit einer Stromstärke von 6 Ampere für eine Heizleistung von 60 Watt betrieben werden darf. Andererseits zeigen diese Kurven auch, dass dasselbe Halbleiterplättchen bei einer Spannung von 60 Volt nicht einmal mit einer Stromstärke von 1 Ampere be trieben werden kann ohne eInen raschen thermischen Abbruch des Halbleiters zu riskeren Der Halbleiter zrd dann rasch zerstört, obwohl die &ogestrahlte Leistung gleich bleibewurde Die 1 leitenden Plättchen oder Pastillen werden deshalb gemass der Erfindung derart benützt, dass. vorzuge weise für jedes Plättchen individuelle Funktionen, en, vorge sehen sind, bei relativ grösseren Stromns arkers und relativ geringere Spannungen als auf dem Gebiete der klassischenS nonthermischen Funktionen angewendet werden Die experimentellen Studien über diese neue, mittels Halbleiter realisierten Heizelemente haben gezeigt, dass die Zerstörung der gewöhnlichen Halbleiterelemente, wie sie z.B# im Innern von Hochleistungstransistoren angeordnet sind, gewöhnlich von der Zerstörung der Stromeinfuhrdrähte auB dem Niveau der Halbleiter-Verbindungsstellen herrührt, Diese Zerstörung ist nicht bedingt, wie gewöhnlich angenommen wird, durch das Fusionsphenomen oder durch chariiteristische Veränderungen der Verbindungsstellen, Phen-omene, die in höheren Temperaturbereichen auftreten. Dieser Effekt der Zerstörung der Stromeinfuhrdrähte auf dem Niveau der Verbindungsstellen, lässt sich besonders nachweisen, wenn die Einfuhrdrähte aus schmelzbarem Material wie Indium bestehen. Es ist eine der Charakteristiken der Erfindung, in den hier besprochenen Ausführungsformen, dass sie dank der direkten Anwendung von Haibleiterpastillen es gestattet auf diesem Niveau zu intervenieren und Verbindungrjvorzusehen, die aus bei Hochtemperatur korrekt funktionierenden Metallen bestehen.
  • In den eingangs besprochenen Ausführungsformen der Erfindung, ist dies schwierig durchzuführen, insbesondere wenn die Heizelemente gemäss der Erfindung mittels handelsüblicher Hochleistungstransistoren realisiert sind, deren Stromeinfuhrverbindungen nicht modifiziert werden können. In den Ausführungsformen der Erfindung, die in diesem beschriebenen Zusammenhang sind, ergeben sich neue Heizelemente, die bei mehr als 30000 funktionieren.
  • Gemäss dieser Form der Erfindung ist es möglich eine Anzahl von Plättchen von reduzierten Abmessungen in Serie zu schalten, und damit zur Speisung der Heizanordnung jede beliebige elektrische Spannung zu verwenden, vorausgesetzt, dass die Abbruchspannung jeder der verwendeten Halblelterpastillen beachtet wird; es ist daher möglich, direkt an das allgemeine Stromnetz anzuschliessen. Doch empfiehlt es sich jedenfalls, im Interesse der Sicherheit des Benützers, z.B.
  • in einer elektrischen Küche, die Heizelemente gemäss der Erfindung hinter einem elektrischen Transformator anzusciliessen. Solch ein Transformator bildet eine Isolierung gegenüber dem öffentlichen Stromnetz. In gewissen Fällen, enthebt solch ein Transformator noch von der Notwendigkeit der Isolierung der Elektroden der Halbleiterpastillen, die in direktem Kontakt mit dem wärmestrahlenden und/ oder -leitenden Metall stehen. Eine solche Anordnung hat den definitiven Vorteil, dass die Halbleiterplättchen direkt mit dem kaloriestrahlenden Element verbunden sind, und dabei doch ein vollständiger Schutz gegen Elektrokution gesichert ist, falls der Transformator, wie es hier empfohlen wird, die Netzspannung beträglich herabsetzt.
  • Eine Heizanordnung gemäss dieser Form der Erfindung umfasst daher mindestens eine halbleitende Pastille, deren Resistivät durch eine angemessene Dopierung einer oder mehrerer Transistorjunktionen, oder Verbindungsstellen bedingt ist, und die mit einem wärmeleitenden Element sowie mit Regulierungs- und Schutzvorrichtungen verbunden ist.
  • Eine derartige halbleitende Pastille wird auch aus der folgenden Beschreibung (siehe Fig. 6 bis 21) ersichtlich,-wobei Beschreibung wie Zeichnungen nur als Beispiele der Erfindung anzusehen sind.
  • Andere Anordnungen oder Charakteristiken gemäss der Erfindung werden in einer mehr detaillierten Beschreibung einer vorteilhaften Ausbildungsform beschrieben und zwar anhand von Zeichnungen, von denen Fig. 1 in einem Prinzipdiagramm die verschiedenen Teile einer erfindungsgemässen Heizanordnung darstellt.
  • Fig. 2 zeigt schematisch die elektrische Montage einer erfindungsgemässen Heizanordnung, worin das Halbleiterelement ein Hochleistungstransistor ist.
  • Fig. 3 illustriert einen in einem mit Schraube versehenen Hochleistungstransistor als praktisches Beispiel für die Realisierung der Erfindung. Fig. 4 und 5 zeigen spezielle Ausführungsformen.
  • Fig. 6 zeigt ein halbleitendes Plättchen als Grundelement.
  • Fig. 7, 8 und Q zeigen perspektivisch drei Typen von Heizelementen in einer Anordnung gemäss der Erfindung, die ein Plättchen gemäss Fig. 6 einschliesst.
  • Fig. 10 zeigt im Schnitt den Heizkolben eines Löteisens mit einem Heizelement gemäss der Erfindung.
  • Fig. 11 bzw. 12 und 13 zeigen einen anderen Lötkolben dieses Typs in Aussenansicht, im Schnitt, und in Section entlang der Linien VIII - VIII von Fig. 12.
  • Fig. 14,15,16 und 17 stellen Heizelemente dar, mit autonomer Selbstregulierung ri anderen Einrichtungen gemäss der Erfindung.
  • z representiert ein Heizelement gemäss der Erfindung, das auf einem Ventilatflrenfljigei angeordnet ists Fig. 19 zeigt in Perspektive ein in einem luftdich-en Block montiertes Heizelement gemäss der Erfindancg, Fig. 20 und 21 illustrieren ittel zur Anordnung des Heizelements in einem luftdichten Block: gemass Fig 19.
  • Das Prinzipdiagramm von Fig 1 iilus-#riert in Blockform die die erfindungsgemässe Heizanordrung bildenden Teile, und zwar: Halbleiterelement 1 mit mindestens drei Elektroden, vorzugsweise ein Transistor; zweckmässig kann jedoch auch ein Thyristor, Triac oder jedes andere Halbleiterelement mit mindestens einer Elektrode,Verwendung finden, wobei diese Elektrode geeignet sein muss, von einem Signal gespeist zu werden, das auf die Charakteristik des Halbleiterelements bzw. auf seine Leitfähigkeit wie seine aufgewandte Leistung einwirken kann.
  • Wärmeleitende Mittel 2, die vorzugsweise aus einem Radiator im Wärmekontakt mit Halbleiterelement 1 bestehen; ein solcher Radiator kann aus dem Sockel des Transistors oder irgend eines anderen Halbleiterelements bestehen, oder aus einem Stück mit diesem Element gefertigt sein.
  • Temperaturregelungsmittel 3, die auf die Charakteristik des Halbleiterelements 1 einwirken und damit die an dem gewünschten Orte der Wärmeleitungsmittel 2 die Temperatur regeln, z.B. für den Fall eines Radiators, an dessen freiem Ende.
  • In der vorzugsweisen, im elektrischen Schema von Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, ist das Halbleiterelement ein Hochleistungstransistor la, z.B. der Transistor mit der Referenznummer 40340 der amerikanischen Gesellschaft RCA, mit einer Dissipationsleistung von ungefähr 70 Watt und einer Temperatur von 200°C. Transistor la ist von einer (nicht dargestellten) Stromquelle gespeist, die zwischen den Polen+und-einen Gleichstrom zwischen Emitter 4 und Kollektor 5 liefert, während das Potential der Basis 6, i.e. seine Charakteristik durch zwei Widerstände 7 und 8 bestimmt ist; Widerstand 7 ist zwischen Basis 6 und Kollektor 5 angeordnet, Widerstand 8 zwischen Basis 6 und Emitter 4.
  • Temperaturregelungsmittel 3a bestehen aus einer Thermistance z.B. einem Element, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Thermistance 3a ist in der Nähe des Wärmeleiters 2 angeornet, und ist zwischen Baais 6 und Emitter 4 von Transistor Ia verbunden. In di#s# Falle, mit einem n-p-n-typ Transistor, besitzt Thermistancd 3a einen negativen Temperaturkoeffizienten z.B. mit steigender Temperatur, verringert sich sein Widerstand, und damit das Potential der Basis 6, wodurch Transistor la weniger leitend #wird, und damit weniger Leistung liefert. Umgekehrt, mit sich verringernder Temperatur, erhöht sich der Widerstand von Element 3a-, und damit das Potential der Basis 6, was den Transistor la besser leitend macht und damit seine Leistung erhöht. Die hier beschriebene Arbeitsweise illustriert die temperaturstabilisierende Rolle von Thermistance 3a.
  • Diese Temperatur ist durch die Werte der Widerstände 3a, 7 und 8 bestimmt.
  • Es ist daher möglich, in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Thermistance 3a zwischen Basis 6 und Kollektor 5 Transistor la anzuordnen. In diesem Falle besitzt Thermistance 3a einen positiven Temperaturkoeffizienten.
  • Widerstand 8 ist einstellbar, um damit die Heizleistung der Anordnung zu regulieren. Wie es bereits aus dem Vorhergehenden ersichtlich war, in Bezug auf Thermistance 3a, mit einer Veränderung des Wertes von Widerstand 8, ändert sich das Potential der Basis 6 und damit die Charakteristik von Transistor la. Hier kann bemerkt werden, dass Widerstand 7 auch einstellbar gemacht werden könnte, oder gegebenenfalls könnten beide Widerstände 7 und 8 das gleiche Potentiometer bilden, dessen einstellbarer Zwischenkontakt mit der Transistorbasis 6 verbunden sein kann.
  • Weiterhin ist zu bemerken, dass wenn in der Ausführungsform der Fig. 2 das Potential der Basis 6 durch dieselbe Quelle bestimmt ist, die den Transistor mit Gleichstrom versorgt, dann kann dieses Potential durch eine unabhängige Quelle bestimmt werden.
  • Eine solche Gleichstromquelle kann am besten im Zusammenhang mit #der gegebenen Anwendung ausgewählt werden. So z.B. kann eine ABrumulatorenbatterie oder eine Quelle verwendet erden, die einen von einer Diodenbrücke gleichgerichteten Strom liefert, oder noch einfacher von einer Diode in Serie mit dem Transistor herleitet, etc.
  • Fig. 3 stellt eine vorteilhafte Ausführungsform der Wärmeleitungsmittel dar in Anwendung auf die Ausführungsform der Erfindung gemäss Fig. 2. In diesem Falle ist Hochleistungstransistor lb in einem Sockel 9 montiert, der mit einer Schraube 2b versehen ist, die die Wärmeleitungsmittel bildet. In dieser Ausführungsform, kann das Heizelement auf die Schraube 2b aufgeschraubt werden und Thermistance 3a in Kontakt mit oder in der Nähe von dieser Schraube angeordnet werden. Um eine gute Temperaturregelung herbeizuführen, kann man gegebenenfalls ein Moderator element für den Wärmefluss zwischen den Wärmeleitungsmittel und der Thermistance anordnen. Solch ein Element besteht z.B. aus einem keramischen Stück, oder anderem temperaturbeständigen Material.
  • Die Heizanordnung gemäss -der Erfindung kann vielseitig angewendet werden, entweder allein oder in Verbindung mit anderen Heizmittel beispielshalber, jedoch ohne den Umfang der Erfindung zu beschränken, können die folgenden Anwendungen angeführt werden: Löteisen mit regulierbarer Leistung und stabilisierter Temperatur, Flüssigkeitserhitzung, Wohnungsheizer, Küchenofen, Flaschenwärmer, Ofen, etc.
  • Eine besonders vorteilhafte Anwendung findet die Erfindung für Löt- oder Schweissvorrichtungen mit stabilisierter Temperatur, wobei das Heizelement für den Lötkolben aus einer Heizanordnung besteht, die gemäss der Erfindung zumindest einen ein Halbleiterelement mit mindestens drei Elektroden enthaltenden Wärmegenerator umfasst, sowie Wärmeleitungsmittel im thermischen Kontakt mit dem Halbleiterelement, nebst Temperaturregelungsmittel, die auf die Charakteristik des Halbleiterelements derart einwirken, dass sie die an einer gewünschten Stelle der Wärmeleitungsmittel herrschenden Temperatur regeln.
  • Die Erfindung bezweckt Löteisen dieser Art weitgehend an die versciedenen Anwendungsbedingungen anpassungsfähig zu gestalten.
  • Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem Löteisen, in welchem ein wärmeleitendes Metallstück an einen Ende mit den wärmeleitenden Mitteln der Heizanordnung in thermischen Kontakt ist, während das andere Ende dieses Metallstückes einen gegenüber dem ersten Ende v t~nd reduzierten Querschnitt besitzt, wobei diese beiden Enden durch einen Körper verbunden sind, dessen Querschnitt vom ersten zum zweiten Ende in regelmässiger Weise abnimmt.
  • In einer abgeänderten Ausführungsform dieses Erfindungsbeispiels besteht der Kolben des Löteisens aus den warmeleitenden Mitteln der Heizanordnung-selber.
  • In einer weiteren Ausführungsfrm enthält das Löteisen ein Rohrstück, das geeignet ist, die Temperaturregelungsmittel der Heizanordnung aufzunehmen, wobei dieses Rohrstück mit mindestens einer Oeffnung versehen ist, die Kontakt zwischen den Wärmeregelungsmitteln und der Atmosphäre besorgen.
  • Weitere Anordnungen und Charakteristiken der Erfindung erhellen von der detaillierten Beschreibung der in Fig. 4 und 5 illustrierten Ausführungsformen der Erfindung: Darin zeigtFig. 4, teilweise im Querschnitt, ein QqerscXt ji mit Kolben und Rohrstück gemäss der Erfindung, während Fig. 5 eine weitere Verbesserung gemäss der Erfindung darstellt.
  • Ein Löteisen gemäss Fig. 4 zeigt als Wärmegenerator einen Hochleistungstransistor 1, der auf einem in eine Schraube 3 auslaufenden Sockel 2 montiert ist. Schraube 3 ist auf der den Elektroden abgewandten Seite des Transistors 1 angeordnet, und der Lötkolben 4 selber besitzt eine Gewindeöffnung 5, mit der er auf die Schraube 3 aufgeschraubt werden kann.
  • Gemäss der Erfindung, ist Thermistance 6 zwischen Basis 7 und Emitter 8 des Transistors 1 angeordnet.
  • Thermistance 6 ist in thermischen Kontakt mit Transistorsockel 2 mittels einer Metallkappe 9, vorzugsweise aus Kupfer.
  • Metallkappe 9 umgibt Sockel 2, ausgenommen die die Schraube 3 enthaltende Fläche. Metallkappe 9 ist mit drei Oeffnungen versehen, die die Elektroden des Transistors 1 passieren lassen. Ueberdies befindet sich in der dargestellten Ausführungsform auf der den Elektroden zugewandten Seite und zwischen Thermistance 6 und Metallkappe 9 eine aus elektrischem Isolierstoff bestehende Folie oder Platte eingelegt. Diese vorzugsweise aus Mica bestehende Folie 70 dient auf der einen Seite als elektrische Isolation zwischen den Elektroden des Transistors 1, und auf der anderen Seite als ein Moderator für den zwischen Sockel 2 und Thermistance 6 herrschenden Wärme fluss.
  • Kupferkappe 9 und Thermistance 6 sind auf der dem Kolben 4 abgewandten Seite von einem zylindrischen Rohrstück 11 umgeben aus steifen Material. Rohrstück 11 kann in den (nicht dargestellten) Halter des Löteisens verlängert werden und besitzt deshalb eine wesentlich grössere Länge als die von Kappe 9 und Thermistance 6 gebildete Anordnung. Das steife Material des Rohrstücks 11 wird deshalb zweckmässig ein relativ schlechter Wärmeleiter sein und z.B. aus inxydablem Stahlrohr bestehen. Rohrstück 11 ist auch,unter anderem, mit peripheren Oeffnungen versehen. Diese zweckmässig am Niveau von Thermistance 6 gelegenen Oeffnungen 12 dienen dazu, Thermistance 6 in Kontakt mit der Atmosphäre zu bringen und damit ist Thermistancewnicht -dem vom Hochleistungstransistor herrührenden Wärme fluss ausgesetzt, wodurch die Pegulierungsfunktion dieses Thermistors noch weiter verbessert wird und übermassige Temperaturschwingungen auf Sockel 2 und Kolben 4 vermieden werden. Oeffnungen 12 stellen überdies ein gewünschtes Hindernis für die vom Transistor 1 zum Rohrstück 11 strömende Wärme.
  • Man sieht auch, dass die Metallkappe 9 dadurch, dass sie die zu erhitzende Masse erhöht, als Wärmeabfluss dient, abgesehen von ihrer Funktion als Leiter der Wärme von dem Sockel 2 zu Thermistance 6.
  • Eine andere wichtige Charakteristik der Erfindung liegt in der Form des Kolbens 4. Kolben 4 ist an einem Endo 13 durch eine Fläche begrenzt, die im wesentlichen der Fläche 14 des durch Schraube 3 verlängerten Sockels gleicht. Hiezu ist zu bemerken, dass zum Zwecke einer guten Wärmeleitung zwischen Sockel 2 und Kolben 4 das Ende 13 in Kontakt mit der Fläche 14 sein muss und dass daher die Gewindeöffnung 5 mindestens so tief sein muss wie die Länge der Schraube 3. Das andere Kolbenende 15, das zur eigentlichen Lötung dient, endet in eine Fläche Ia, die im wesentlichen kleiner ist als die das Ende 13 begrenzende Fläche. Kolbenende 15 ist in an sich bekannter Weise abgeflacht oder abgeschrägt, um damit die Verteilung-des Lötmaterials am heissen Eisen z.B. beim Zinnlöten zu gestatten. Der Körper des Kolbens 4 besitzt einen sich graduell vom Ende 13 zum Ende 15 verringernden Querschnitt.
  • Diese Anordnung gestattet eine gute Wärmeleitung vom Sockel 2 bis zur Nutz- oder Lötstelle des Kolbens 4. Kolben 4 bildet vorzugsweise einen soliden Drehkörper, dessen Achse mit der der Schraube 3 zusammenfällt, und dessen Erzeugende gekrümmt oder geradlinig ist.
  • Fig. 4 stellt teilweise im Schnitt, eine erfindungsgemässe Abänderung eines Löteisens dar, wobei ein vorzugsweise aus Kupfer bestehendes Metallstück dieselben Formcharakteristiken wie der in Fig. 1 dargestellte Kolben 4 besitzt und zwischen einem Sockel 2a und einem Kolben 19 angeordnet ist. Metallstück 18 enthält wie Kolben 4 eine Gewindeöffnung zum Empfang einer Schraube 3a als Verlängerung des Sockels 2a. Metallstück 18 besitzt an seinem anderen Ende 15a eine Gewindeöffnung 20 die mit dem ebenfalls mit einem Gewinde versehenen zweiten Ende 21 des Kolbens 19 zuscgnmenpasst. Wie in Fig. 5 dargestellt, kann die Gewindeöffnung 20 eine Verlängerung der für die Schraube 3a bestimmten Gewindeöffnung bilden.
  • Diese Anordnung gestattet einem Metall stück 18 die Wärme des Sockels 2a des Heizelements auf den Kolben 19 zu übertragen, und dabei für ein Löteisen gemäss der Erfindung jeden im Handel erhältlichen Lötkolben zu benützen.
  • Gemäss einer anderen (nicht dargestellten) Variante eines erfindungsgemässen Löteisens, representiert der Kolben das l?~ärmeleitungsmittel der Heizanordnung, d.ho der Kolben representiert den Sockel des Halbleiterelements, wobei sich der letztere im Inntern des Sockels befindet. So z B. mit Bezug auf Fig. 4, kann das Halbleiterelement in der Oeffnung 5 des Kolbens 4 angeordnet sein. Eine solche Variante gestattet offenbar die Herstellung eines Löteisens genmss der Erfindung wesentlich zu vereinfachen.
  • Es versteht sich ebenso, wie bereits früher in der Beschreibung der Figs. 1 bis 3 erklärt wurde, dass ein Löteisen gemäss der Erfindung mit Mitteln zur Regelung der Heizleistung versehen werden kann und dass es mit Wechselstrom gespeist werden kann, der durch eine Diode in Serie mit dem Transistor gleichgerichtet worden ist, wobei diese Diode ebenso veie die anderen Stromkreiselemente im Innern des Rohrstüclis 11 angeordnet sein können, wie es im Zusammenhang mit Fig. 4 angedeutet ist.
  • Das hier beschriebene Löteisen besitzt cine Anzahl von Vorzü0#n; Es kann in einfacher und ökonomischer Weise hergestellt werden; sein Energieverbrauch ist klein, und es kann von einer Schwachspannungsquelle betrieben werden, was die Sicherheit des Benützers erhöht.
  • Gemäss Figs. 6 bis 21 und insbesondere im Einklang mit solchen Anwendungsformen, wie auch solchen Ausführungsformen ihrer diversen, vorzugsbehandelten Teile, kann in der Realisierung von Heizanordnungen, der folgende oder ein analoger Weg eingeschlagen werden.
  • Man geht vorerst von einem halbleitenden Plättchen aus.
  • So z.B. findet man in Fig. 6 ein halbleitendes Plättchenelement 1 mit ungefähr 60 Watt Leistung - in natürlicher Grösse - , das auf einer strahlenden Metallplatte 2 angebracht, verlötet oder angeschweisst ist. Die Stromeinführungen gehen über Metallmasse 2 als Kollektor, Anschluss 3 als Emitter und Anschluss 4 als Basis oder Steuerelektrode.
  • Fig. 7 stellt ein komplettes Heizeiement dar, das gemäss der Erfindung mit folgendem versehen ist, und zwar hat das halbleitende Plättchen 1, z.B. eine Hochleistungstransistor pastille, drei Elektroden, E,B, und C. Sein metallischer Träger 2 kann einen integrierenden Bestandteil irgendeiner Benutzungsanordnung für die durch den Hauptstromdurchgang im Element 1 erzeugte Strahlungswärme bilden. Dieser zwischen Emitter E und Kollektor C passierende Hauptstrom wird gesteuert und reguliert von einem die Junktion der Pastille 1, zwischen Basis B und Emitter E traversierenden-Sekundärstrom.
  • Ein beispielsweise vitreous Widerstand 5 zusammen mit einem Widerstand 5a ist als Speisebrücke ausgebildet, die das Halbleiterelement 7. an der Basis B mit geeignetem Speisestrom versorgt.
  • Thermistance 7 sichert die thermische Regulierung der Anordnung, wobei sie den Abbruch des 3-elektrodigen Halbleiters verhindert. Thermistance 7 ist angebracht an oder verbunden mit der strahlenden Metallbasis 2, unter der distanzierenden Zwischenlage einer elektrischen, hochhitzebeständigen Isolation wie z.B. einer keramischen Pastille.
  • Eine gleichrichtende Diode 6 befindet sich im allgemeinen ausserhalb des Heizelemente, kann jedoch gegebenenfalls darin eingeschlossen sen. Diode 6 erübrigt sich,falls:die Speisung direkt mittels Gleichstror erfolgen soll. Für den Fall einer Wechselstromspeisung, dient Diode 6 zur Gleichrichtung, wobei sie einen gleichgerichteten Halbellenstrom erzeugt. Andere Gleichrichtungsmittel fallen ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Erfindung wie z.B. der Ersatz der einfachen Diode, durch eine, einen Vollvellengleichstrom erzeugende Gleichrichterbrücke.
  • In Fig. 8 erscheint das Heizelement der Fig. 7 vereinfacht, wobei für entsprechende Bestandteile dieselben Referenzahlen benützt werden. In diesem Felle werden drei anstatt zwei Speisedrähte benötigt. Eine solche Anordnung hat jedoch bedeutende Vorteile, falls eine Fernsteuerung der von den Heizelementen erzeugten Wärmeenergie gewünscht wird. Eine solche Fernsteuerung kann durch veränderliche Gleichströme oder Impulse bewirkt werden, die an die Steuerelektrode, zwischen Anschlüssen 9 und 10, angelegt werden. Fig. 8 zeigt ferner, neben dem wärmeerzeugenden Halbleiterplättchen 1, die zum Schutz dienende Thermistance 7.
  • Thermistance 7; kann durch ein Element 7a ersetzt werden, vom Typ eines Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten, der Jedoch in--diésem Fall in Serie geschaltet ist, wie es in der eint Variante von Fig. 8 bildenden Fig. 9 dargestellt ist.
  • In jedem Falle, erfolgt die Speisung des#Heizelements, ob mit Gleichstrom oder gleichgerichteten Halb- oder Vollwellenstrom, zwischen Kollektor C und Emitter E. Sie ist von einem variablen Gleichstrom und / oder von Impulsen von variabler Amplitude- und/oder Dauer gesteuert. Die Stuersignale können z.B. an Anschlüsse 9 und 10, eines elektronischen Steuerblocks abgenommen werden, der sich ausserhalb des Heizelements befindet. Widerstand 5, ein Schutzwiderstand, dient dazu, die Spannung und den Strom der Basis B und damit die vom Heizelement dissipierte Wärmeleistung zu begrenzen.
  • In Fig. 10 sieht man den Heizkolben eines Löteisens, das mit einem erfindungsgemässen Heizelement von besonderer Form versehen ist. Ein halbleitendes Plättchen 1 ist im Lötkolben 11 eingesetzt und damit un1ösbar#verbunden. Dieselbe Anordnung kann mehrere solcher Plättchen enthalten, die von derselben Regulierungsvorrichtung oder gegebenenfalls von separaten Regulierungsvorrichtungen gesteuert sind. Der Heizkolben oder das Heizelement besteht aus einem maschinebearbeiteten Metallblock; z.B. aus Kupfer. Dieser Metallblock ist gegebenenfalls mit einer gewissen Anzahl von Oeffnungen oder Fenstern versehen, von irgendeiner Form, die dazu dienen, die Wärmeleitung an der der Nutzseite abgelegenen Seite z.B. auf Seiten der Halterung) zu erschweren. Am Ende des Lötkolbens befindet sich ein von der Anordnung isolierter Kontakt, z.B. ein in einer Glasperle zentrierte Elektrode. Dieser. Kontakt sichert den Durchgang des Speisestromes. Sein Rückweg vollzieht sich über die Metallmasse, die an einer entsprechenden Basis angeschraubt, angenietet oder sonstwie befestigt ist; die ganze Anordnung ist als Heizkolben eines Löteisens ausgebildet, der mit einer autonomen Regelvorrichtung versehen und mittels einer Schraubenverbindung auswechselbar ist, wie es in Fig.
  • 10 durch Windung 14 angedeute#t ist. Diese Art der Befestigung kann auch, wenn gewünscht, durch einen einschiebbaren Einsatz ersetzt werden, oder durdlirgendein anderes Fixier- oder Befestigungsmittei.
  • Fig. 11, 12 und 13 representieren einen auswechselbaren Heizkolben, der mit einem 3-elektrodigen Heizelement und einer ausserhalb befindlichen Regulierungssteuerung versehen ist.
  • Man bemerkt in Fig. 12 die Innenanordnung eines halbleitenden Plättchens 1 das mit dem Metallkolben 11 eng verbunden ist.
  • Auf diesem Plättchen 1 ist eine dünne Steatitscheibe 15 angeordnet, die bei hoher Temperatur die elektrische Isolierung besorgt, wobei Thermistance 7 zwischen Basis B und Emitter E des Strahlungselements verbunden ist. Oeffnungen oder Fenster 12 bilden eine wärmeleitende Verbindung für den Innenteil des Heizelements während gleichzeitig die Wärmeleitfähigkeit auf der Seite der Halterung in Richtung der das Werkzeug bedienenden Person verringert wird. Windung 14 dient dazu, den Heizkolben an eine Halterung irgendwelcher Art anzuschrauben. In dieser Halterung ist die für die Zulassung des Basisstromes erfor#derliche Widerstandsbrücke untergebracht, ebenso wie eine eventuelle-Diode oder Dioden und gegebenenfalls auch die lokalen Regelelemente. Dass der Speisetransformator in der Halterung oder im Träger eines Löteisens angeordnet ist, bringt die Anordnung nicht aus dem Rahmen der Erfindung. Dasselbe gilt für den Fall, dass die ringförmigen Ausgangselektroden verschieden geformt und verschieden angeordnet sein würden. Ebenso würde jede andere Art der Befestigung einschliesslich einer Draht- und elektrischen "Domino -Typ>'-Verbindung~ nicht den Rahmen der Erfindung überschreiten. Ebenfalls im Rahmen der Erfindung befindet sich jedwede Detailveränderung wie z.B. der Ersatz der Schraube durch einen Bajonetvers-chluss; Veränderung der Elektrodenform und die lateralposition der Elektroden, die Form der Oeffnungen oder die Form des Heizkolbens, di#e Lage der halbleitenden Plättchen, die Einfügung von Widerständen und/oder einer oder mehreren Dioden in das zylindrische Innere des Heizkolbens, etc.
  • In Fig. 14 findet man eine halbleitende Pastille.l mit einer Metallmasse 16 verbunden, die die durch den Stromdurchgang zwischen Emitter E und Kollektor C erzeugte Wärme abstrahlt.
  • In dieser Realisation der Erfindung ist es der Kollektor, der sich im direktem Kontakt mit dem metallischen Wärmeenergiestrahler befindet. Es ist vorteilhafter, die Wärmeenergie von der Basis ausstrahlen zu lassen, die sich in diesem Falle in direktem Kontakt mit dem Metallkörper befindet. Diese Anordnung erlaubt es unter anderem, eine am Metall angebrachte Thermistance direkt und parallel zwischen Basis B und Emitter E vorzusehen. Dasselbe gilt für die Widerstände, die in diesem Fall in der Form von, der-Thermistance ähnlichen Pastillen, vorgesehen werden können, was die Fabrikation bedeutend vereinfacht. In einer weitgehenden Integration aller dieser Elemente, erlaubt diese Anordnung gemäss der Erfindung, in einem einzigen Block die Heizpastille unterzubringen, die in diesem Falle in der Form einer halbleitenden Pastille 1 vom Hochleistungstransistorentyp besteht, der auf einer seiner Seiten oder in peripheraler Lage mit einem Halbleiterelement 17 eng verbunden ist. Element 17 ist ein Widerstandstyp mit positivem Temperaturko#ffizienten. Auf der entgegengesetzten Seite des Transistors befindet sich ein Widerstand 18 mit negativem Temperaturkoeffizienten. Das Ganze bildet ein einziges, an dem die Wärmeenergie (in die Richtung der Pfeile F) ausstrahlende Metallmasse 16, angebrachtes Element, das sich wie ein autonomes, selbstregulierendes Element verhält, wie es in Fig. 14 dargestellt ist.
  • Im Rahmen der Erfindung befinden sich noch die folgenden Anordnungen und Funktionen, die Einzel- oder Mehrfachstruktur-Anwendung finden können: Das"Sandwichen" von mehreren halbleitenden Plättchen, die Steuerung des Basisstromes sowie der anderen Ströme mittels Potentiometers oder Rheostats, Steuerung mittels Impulsen, eine Speisung, die an die Heizelemente die Hauptströme und/oder Steuerströmo der verschiedenen Formen liefert, die Veränderung der Lage der benützten Elemente; der Ersatz der Thermistancen oder der Widerstände durch Elemente mit positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten, eine Integration der diversen Elemente wie z.B. die Vereinigung in einem einzigen Heizplättchen von Metall träger, Transistorelement, Widerstandselement, Gleichrichterelement, elektrischen Kontakte etc.
  • Fig. 15 stellt eine wichtige Variante eines erfindungsgemässen Heizelements dar. Bisher sind die 3-elektrodigen halbleitenden Heizpastillen mit dem Kollektor C auf der Seite des Wärmediffusors dargestellt worden, was nicht unbedingt notwendig ist. Diese Darstellung beruht generell auf die gegenwärtige Konstruktion dieses Typs von halbleitenden Pastillen.
  • Jedenfalls kann auch die Basis B oder der Emitter E so konstruiert werden, dass sie die bevorzugte wärmedissipierende Elektrode bilden. In diesem Falle wird es möglich spezielle Heizelemente anzuordnen, sei es als Elemente des Typs NPN oder des Typs PNP, d.h. als komplementäre Heizelemente. Damit ergaben sich mehrfahce Kombinationen dieser diversen Typen von Halbleiterplättchen, die in Serie, Parallel, oder in Mischverbindungen geschaltet werden können. Diese Zusatzanordnungen gestatten die praktische Realisierung von Heizbändern, Platten, Stangen, Töpfen, Röhren etc. Die entsprechenden Plättchen können so definiert werden: Plättchen la sind von NPN-Typ mit positivem Strom vom Kollektor zum Emitter, und mit einer gegenüber dem Emitter positiven Steuerung der Basis; Strahlung erfolgt vom Kollektor, Emitter oder Basis. Plättchen lb sind vom PNP-Typ, mit negativem Strom vom Kollektor zum Emitter und mit einer gegenüber dem Emitter negativen Steuerung der Basis. Ein weiteres Beispiel einer dieser möglichen Kombinationen ist in Fig. 16 dargestellt. Das Heizelement besteht in dieser Version aus zwei halbleitenden Pastillen komplementären Typs, die eine, lb, vom Typ PNP, die andere la vom Typ NPN. In beiden Plättchen erfolgt die Strahlung vom Kollektor C. Dies gestattet, die beiden Heizelemente in Serie zu schalten. Gleichzeitig bleibt die Möglichkeit, die Kollektroelektroden ohne jede zusätzliche Isolierung auf dem wärmestrahlenden Metall anzubringen.
  • In Fig. 15 und 16 kann man die Widerstände 18 und 19 der Fig. 14 mit positivem bzw. negativem Temperaturkoeffizienten wiederfinden.
  • Fig. 17 stellt ein der Fig. 16 entsprechendes elektrisches Diagramm dar. Man findet in Fig. 17 zwei lJuderstandsbrücken, die zur lokalen Erzeugung des für die Heizfunktion erforderlichen Basisstromes dienen. Jede dieser Brücken besteht aus einem Widerstand 17 mit positivem Temperaturkoeffizienten. Dies erzeugt eine zweifache thermische Regulierungswirkung auf jeden der Transistoren 19, 20, die alg Heizelemente dienen. Eine Serienschaltung der beiden Elemente gestattet die Speisung der gesamten Anordnung mittels doppelter- Spannung#bei der der gleichen Stromstärke. Man erhält somit die doppelte gestrahlte Wärmeleistung. E,B und C bedeuten, wie; ~in den übrigen Figuren Emitters, Basis bzw. Kollektoren.
  • Fig. 18 stellt ein erfindungsgemässes Heizelement dar, das auf einen Ventilatorenflügel'21 montiert-ist,' wodurch dieser mit minimalen konstruktiven Schwierigkeiten in einen Heizventilator origineller und praktischer Konzeption umgewandelt wird und dabei noch eine bedeutende Leistungsbesserung aufweist. Stromzufuhr und elektrische Verbindung (die in gedruckter Kreisform zu realisieren'sind),sind direkt auf jeden der Ventilatorenflügel angebracht und zwar vorzugsweise in der folgenden Art: Die Stromzufuhr erfolgt bst 22 durch die Metallmasse des Ventilators, mittels eines Drehkontaktes 23, auf den ein mechanischer, z.B. aus Kohle bestehender Kollektor 24 gleitet. Die Steuerung der Regulierung ist vorzugsweise autonom. Sie kann'jedoch auch an den rotierenden Ventilatorenflügeln mittels einer Serie von Drehkontakten bewirkt werden'die von externen Parametern gesteuert werden.
  • Diese Anwendung beweist die neuen durch die erfindungsgemässin Heizelemente sich ergebenden Möglichkeiten statischer wie dynamischer Natur.
  • Fig. 19 stellt die Anordnung eines aus einem Halbleiterplättchen 1 bestehenden Heizelements 25 in einem luftdichten Block 26 dar. Mehrere derartige Blöcke ob autonomregulierend oder#nicht, können in Serie, in Parallel oder gemischt verbunden werden, wobei die mechanische Anordnung durch schwalbenschwanzartige Verbindungen erleichtert werden kann, wie dies in Fig. 20 an 3-draht-Elementen und in Fig. 21 an 2-drahtelementen illustriert ist. Gegebenenfalls können auch andere Mittel zum mechanischen Zusammenbau dieser Elemente Anwendung finden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In einem solchen kompakten und luftdichten Heizelement ist die wärmestrahlende Elektrode der haltleitenden Pastille vorzugsweise von ihrem Sockel isoliert. Diese Isolierung erfolgt mittels einer dünnen Lamelle aus-Steatit, Glass, Keramik oder anderem Isoliermaterial, das ohne Verschlechterung den hohen Temperaturen widerstehen kann. In den Rahmen der Erfindung fällt auch eine Aussenisolierung dieser Blöcke gegeneinander, oder gegenüber einem allgemeinen System.
  • Während die Erfindung anhand einer Anzahl von Prinzipdarstellungen und Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben worden ist, ist sie jedoch nicht beschränkte auf die Zahl, Typ und Art der Anordnung und Verbindung dargestellt oder beschrieben, sondern kann in jeder beliebigen Weise geändert oder wiederholt werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. So, z.B., ohne damit das Vorhergehende einzuschränken, kann die Anzahl der Halbleiterelemente vergrössert und die individuellen Elemente modifiziert werden in Charakter wie in der Anordnung ohne den Boden der Erfindung zu verlassen.

Claims (1)

  1. ANSPRUECHE
    1. Heizanordnung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein wärmeerzeugendes aus einem Halbleiterelement mit mindestens drei Elektroden bestehendes Element in thermischen Kontakt mit Wärmeleitungsmittel verbunden ist, wobei Temperaturregelungsmittel auf die Charakteristiken-des Halbleiterelements derart einwirken, dass an einer vorbestimmten Stelle der Wärmeleitungsmittel die dort herrschende Temperatur geregelt wird.
    2.
    Anordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement ein von einem Gleichstrom zwischen Emitter und Kollektor gespeister Hochleistungstransistor ist.
    3.
    Anordnung gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelungsmittel aus einem Element bestehen, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert, und das zwischen Basis und einer anderen Elektrode eines als Heizelement dienenden Transistors angeordnet ist.
    4.
    Anordnung gemäss irgendeines der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen als Heizelement dienenden Transistor,-dessen Basispotential von zwei Widerstandselementen bestimmte, von denen eines zwischen Basis und Emitter, und das andere zwischen Basis und Kollektor angeordnet ist.
    5.
    Anordnung gemäss irgendeines der Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel für die Regelung der Heizleistung.
    6.
    Anordnung gemäss irgendeines der Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zur Regelung der Heizleistung dienenden einstellbaren Widerstand, der zwischen der Basis und einer oder mehr anderen Elektroden eines als Heizelement dienenden Transistors angeordnet ist.
    7.
    Anordnung gemäss irgendeiner der Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur Regelung der Heizleistung dienende, ausser-' halb angeordnete elektrische Stromquelle, die zwischen der Basis und mindestens einer anderen Elektrode eines als Heizelement diesenden Transistors einen regulierbaren Strom liefert.
    8.
    Anordnung gemäss irgendeiner der Ansprüche, gekennzeichnet durch ein als Heizelement dienendes Halbleiterelement, das in einem als Wärmeleiter dienenden Sockel montiert ist.
    9.
    Anordnung gemäss irgendeiner der Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Löteisen, dessen Zeizelement~zumindest ein mit mindestens drei Elektroden versehenes Halbleiterelement bildet, das auf einem wärmeleitenden Sockel montiert ist.
    10.
    Anordnung gemäss irgendeiner der Ansprüche, gekennzeichent durch mindestens ein mit mindestens drei Elektroden versehenes Haltleiterelement, das zumindest zum Teil einen Teil der Wärmeleitungsmittel eines Löteisens bildet, wobei diese Wärmeleitungs mittel ein#wärmeleitendes Metallstück eins#chliessen, dessen Querschnitt an einem mit dem Halbleiterelement wärmeleitend verbundenen Ende relativ gross ausgebildet ist, und sich von diesem Ende# zu einem anderen Ende relativ geringen Querschnitts erstreckt, wobei diese beiden Enden durch einen Körper mit regelmässig sich verminderndem Querschnitt verbunden sind.
    11.
    Anordnung gemäss irgendeiner der Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Löteisen mit mindestens einem als Heizelement dienenden Halbleiterelement mit mindestens drei Elektroden, das als Kolben oder als Lötmetall übertragendes Element ein mit dem Halbleiterelement oder dessen wärmeleitenden Sockel wärmeleitend verbundenes Metallstück besitzt, dessen Querschnitt sich von dem mit dem iIalbleiterelement verbundenen End zu dem Lötende sich graduell vermindert, vorzugsweise in der Form eines Rotationskörpers mit gerader oder gekrümmter, vorzugsweise konvexer Erzeugenden.
    12. -Anordnung gemäss irgend einer der Ansprüche, gekennzeichnet durch ein als Heizelement ausgebildetes Halbleiterelement mit mindestens drei Elektroden und einem wärmeleitenden Sockel, in der Form als Teil eines Löteisens, wobei dieser Sockel durch ein wärmeleitendes Metallstück graduell sich verringernden Querschnitts mit dem eigentlichen, das Lötmetall übertragenden Nutzelement des Löteisens verbunden ist, wobei dieses Nutzelement mit dem zwischenliegenden Metallstück abnehmbar verbunden ist, um die Benutzung verschiedener Nutzelemente mit demselben Löteisen zu gestatten.
    13.
    Anordnung gemäss irgeneiner der Ansprüche, gekennzeichnet durch ein ein Halbleiterelement mit mindestens drei Elektroden enthaltendes Löteisen, wobei die von dem Halbleiterelement erzeugte Wärme über wärmeleitende Mittel zu der das Lötmittel übertragende Nutzstelle des Löteisens verbunden ist.
    14.
    Anordnung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzstelle mit dem wärmeleitenden Mittel eine Einheit bildet.
    15.
    Anordnung gemäss Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregulierungsmittel auf die Spannung von zu mindestens einer Elektrode des Heizleiterelements einwirken um die an der Nutzstelle herrschende Temperatur einzustellen.
    16.
    Anordnung gemäss irgendeiner der Ansprüche 13, 14 oder 15, dadurch #gekennzeichnet, dass die w#rrne1eitenden Mittel ein mit Oeffnungen versehenes Rohrstück enthalten, in dem die Temperaturregelungsmittel für das Heizelement angeordnet sind, wobei die Oeffnungen dazu dienen, die Temperaturregelungsmittel mit der Atmosphäre in Berührung zu bringen.
    17.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einer halbleitenden Pastille, deren Pesistivität durch ein geeignetes-Doping einer oder mehrerer Junktionen bedingt ist, und die mit e#inem wärmeleitenden Element sowie mit Mitteln zur Regulierung der Wärme und auch mit Mitteiln zum Schutz des Halbleiters gegen übermässige Erwärmung versehen ist.
    18.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeerzeugende Halbleiterelement mindestens drei Elektroden besitzt und sich in seiner elektrischen Funktion wie das Innenpiättchen eines Hochleisrungstransistors in seiner elementaren mechanischen Form verhält.
    29.
    Anordnung gemass irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die halbleitende Pastille und gegebenenfalls ihre Hilfselemente zür Regulierung und zum Schutz, unlösbar mit einem wärmeleitenden Hetallkörper ausserhalb oder im Innern dieses Körpers verbunden sind.
    21.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die haltleitenden Pastillen oder deren zur Regelung und zum Schutze dienenden Hilfselemente, unlösbar jedoch hochtemperaturisoliert mit dem Wärmeleiter verbunden sind.
    22.
    Anordnung gemäss Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die unlösbare Verbindung zunächst eine Lage einer kristalL~ lisierten oder vitrifizierten Isolation erhält, auf der das hauptsächliche Haltleiterelement#angeordnet ist, sowie gegebenenfalls Sekundärelemente wie Thermistances oder Widerstände mit negativen und positiven Temperaturkoeffizienten.
    23.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderlichen Speise- und Steuerverbindungen seitlich oder entgegensetzt relativ zum Strahlungsteil des Heizelements angeordnet sind.
    24.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und Schutzmittel im wesentlichen aus einer Verbindung von Widerständen mit positiven Temperaturkeeffizienten und Widerständen mit ~t; negativem Temperaturkoeffizienten bestehen, derart, dass ein mehrfacher Regelungseffekt erzielt wird.
    25.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anordnung in Sandwichform von mehreren halbleitenden Plättchen mit mindestens einem Wärmeleiter.
    26.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die heizenden und nichtheizenden Teile Halbleiter komplemetärer Typen, PNP bzw.
    ISNy vorgesehen sind.
    27.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne#t, dass das haltleitende Heizelement auf einem heizenden Flügel eines elektrischen Ventilators angebracht ist.
    28.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement im Heizkolben eines Löteisens angeordnet ist.
    29.
    Anordnung gemäss Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkolben, Oeffnungen, Fenster, oder Perforationen enthält, um die Wärmeleitfähigkeit in vorbestimmten Richtungen zu verringern, wobei Speise- und Steuerströme durch isolierte Kontakte zu den im Innern des Heizkolbens befindlichen Elementen zugeführt werden.
    30.
    Anordnung gemäss irgendwelcher der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente und gegebenenfalls auch die Zusatzelemente in einem luftdichten, speziell geformten Heizblock angeordnet sind, der einen Zusammenbau mehrerer solcher Elemente in Form einer Säule, einer Platte oder eines'Bandes gestattet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4091265A (en) * 1975-08-06 1978-05-23 Racor Industries, Inc. Fuel filter heating assembly
EP0004035A1 (de) * 1978-03-02 1979-09-19 Cooper Industries, Inc. Lötwerkzeug mit Temperaturregelung
US4301357A (en) * 1979-08-23 1981-11-17 Kv33 Corporation Electrically heated wax spatula using a diode as the heating element
US4594499A (en) * 1983-01-21 1986-06-10 Protocol Engineering Limited Apparatus for producing a line of separation in a plastic work surface

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4091265A (en) * 1975-08-06 1978-05-23 Racor Industries, Inc. Fuel filter heating assembly
EP0004035A1 (de) * 1978-03-02 1979-09-19 Cooper Industries, Inc. Lötwerkzeug mit Temperaturregelung
US4301357A (en) * 1979-08-23 1981-11-17 Kv33 Corporation Electrically heated wax spatula using a diode as the heating element
US4594499A (en) * 1983-01-21 1986-06-10 Protocol Engineering Limited Apparatus for producing a line of separation in a plastic work surface

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