CN211723635U - 利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带 - Google Patents

Abstract

一种利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带包括半导体芯片、在半导体芯片前后表面各贴装一散热片以形成一散热芯片组，测控半导体芯片发热温度并保持在30‑55℃范围内的温度传感器、携带式织物套,包括大套和位于大套一侧表面的小套，大套内安放散热芯片组，小套内安放温度传感器且紧贴在半导体芯片的热面上；绑捆式织物带，包括两条带子，其之一上有一插袋；控制器，主要包括控制盒、安装于控制盒中的温控装置，温控装置包括比较器、继电器、温度调节按钮、两组电源等以对温度传感器测试到的温度信号进行监控。本实用新型的取暖带具有取暖、驱寒以及打通神经或经脉系统促进血液循环等作用，特别适合于寒冷天气腿脚不灵活的人群的应用。

Description

利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带

技术领域

本发明涉及一种保健用品，尤其涉及一种利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带。

背景技术

在日常生活中，对于老年人、工作紧张和繁忙的中青年办公人士以及体弱多病者来说，为抵御寒冷、肢体经常麻木和腿脚不灵活等不舒服的人群，希望有一种保健用品既能起到取暖作用又能缓解寒冷而引起身体不适，即能起到促进血液循环及防病保暖的作用。这样，就需要有一种具有发热装置的保健用品，其发热温度能保持在合适的温度范围内，除了能对人体产生有益的保暖保健作用，还具有耗电量小、体积小。重量轻、升温快以及可方便携带的装置。这样一装置应该选择什么样的发热材料，这应该看到，在很长一段时间以来，人们一直在研究由科学家霍尔发现的半导体霍尔效应：当电子穿过半导体中的空穴时会在其两头产生冷热端的现象及其利用。对此，从目前可收集到的各种报道来看绝大多数是在研究它的冷端应用以及制冷技术，而对热端还未提出有意义的可利用设想。申请人从21世纪开始对其热的利用研究，从起初的产生很少热量，随后通过大量不同类型芯片的筛选比较逐步找到一些能产生可观的发热量、成为可用于制热的芯片。

通过这些芯片制作的取暖带作为保健用品除了用于人们日常生活保健外，还能用于军事、建筑、矿山、电力、环境卫生等在天气较冷的情况下进行野外或工地作业的专业人员的保暖防护。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了对上述半导体芯片在工作时产生的霍尔效应加以应用而制作的一种利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带。

为实现上述目的，本实用新型提供一种利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其中，所述半导体芯片为平面形的，在通电状态下其上下表面因霍尔效应分别产生一个热面一个冷面，其特征在于，还包括;

散热片, 其在半导体芯片上下或前后表面各贴装一片以形成一散热芯片组;

温度传感器，为杆状的，用于测量和调控半导体芯片发热的温度；可使半导体芯片热面发热所产生的加热温度保持在30-55℃的可控范围内；

携带式织物套, 包括大套和位于大套一侧表面中间位置的小套，其中，大套内安放已贴盖散热片的半导体芯片的散热芯片组，小套内安放温度传感器，并且该温度传感器是紧贴在半导体芯片的热面上；

绑捆式织物带，包括两条，即第一带子和第二带子，它们一端连接在织物套大套两端、另一端或自由端上具有相对结合而固定于使用者身上的绑捆结构，以及在两条带子之一的第二带子上还设置有一插袋；

控制器，包括控制盒、安装于控制盒中的温控装置和装于控制盒上的插座，其中，温控装置包括比较器、继电器、温度调节按钮、电源、电源开关和接线柱，以用于对温度传感器测试到的温度信号通过导线传输到进行监控，而控制器安放于第二带子的插袋中；

所述电源有两组，第一电源和第二电源，都为直流电源或电池，直流电源和电池的电压在2~12V，电流为1000-4000mA，所述半导体芯片设有连接第二电源的导线或导线插头，以在使用时与织物带上的电源接线柱或插座相结合，控制器的温控装置连接第一电源。

如以上所述的取暖带，其中，所述半导体芯片型号为TEC1-127xx系列单晶硅芯片，所述半导体芯片的尺寸为45 mm×45 mm×5~10 mm。

如以上所述的取暖带，其中，所述温度传感器为热敏电阻传感器。

如以上所述的取暖带，其中，所述比较器为LM311，用于受热后随分压点改变瞬时与基准电压比较后通过继电器实施对单晶硅芯片供电的第二电源的连接或切断。

如以上所述的取暖带，其中，所述织物套和织物带可选自毛毯、棉毯、阻燃的化学纤维毯或它们的一种或几种制毯织物的混合制品，还必须要有弹性。

如以上所述的取暖带，其中，所述第一电源的电池的电压为3.7V，电流3000mA的锂电池，所述第二电源的电池的电压为7.4V，电流3000mA的锂电池。

如以上所述的取暖带，其中，所述散热片贴装在半导体芯片上下或前后表面是采用粘接剂。

如以上所述的取暖带，其中，所述绑捆结构为两个相对锁定的搭扣。

如以上所述的取暖带，其中，所述TEC1-127xx系列单晶硅芯片为TEC1-12703~TEC1-12715单晶硅芯片。

综上所述，本实用新型的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带包括平面形的半导体芯片、散热片, 其在半导体芯片上下表面各贴覆一片以形成一散热芯片组; 用于测量和调节半导体芯片发热的温度传感器、安装散热芯片组和温度传感器的携带式织物套、具有比较器、电源等构成的控制器、连接于织物套两端并可安放控制器的的绑捆式织物带，其在工作状态热面发热所产生的加热温度保持在30-55℃的可控范围内。这种取暖带重量轻30-450克、不会烫伤，放在衣裤外，耗电费用 0.03元/24小时（天）以及便于携带。

本实用新型的取暖带具有取暖、驱寒以及打通神经或经脉系统促进血液循环等作用，特别适合于寒冷天气腿脚不灵活的人群的应用。

附图说明

图1是本实用新型利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带的结构布置图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是取暖带的半导体芯片散热及散热温度控制调整的电路图；

图5控制器主视图；

图6是图5的控制器在去除后盖后的视图。

具体实施方式

请参阅图1至图4，本实用新型的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带包括：半导体芯片11、散热片12、温度传感器2、携带式织物套3、绑捆式织物带4和控制器5，其中，半导体芯片11为平面形的，在通电状态其上下表面因霍尔效应分别产生一个热面和一个冷面；最佳，所述半导体芯片型号为TEC1-127xx系列单晶硅芯片，例如，T- TEC1-12703~TEC1 -12715等的单晶硅芯片，其尺寸为45 mm×45 mm×5~10 mm。

散热片12为两块，其在半导体芯片11的上下或前后表面各贴覆一片以形成一散热芯片组1。所述散热片12通常采用铝板或铝合金板等热传导性能良好的金属材料制成，厚度在0.5~3mm，所述散热片贴覆在半导体芯片上下或前后表面上可选择地采用连接件和粘结的方式；在本实用新型中是采用粘接剂。最佳，使用具有传热效果良好的粘接剂，例如，硅胶胶粘剂、改性丙烯酸酯胶粘剂（A、B胶）等，在胶粘剂固化后将它们结合成一体。

温度传感器2为杆状的，用于测量和调控半导体芯片发热的温度；可使其热面发热所产生的加热温度保持在30-55℃的可控范围内。温度传感器2为市场上可买到的各种温度控制器，诸如热敏电阻传感器。

携带式织物套3,包括大套31和位于大套一侧表面中间位置的小套32，其中，大套31内安放已贴覆散热片的半导体芯片的一散热芯片组1，小套32内安放温度传感器2，并且该温度传感器2是紧贴在半导体芯片的热面上。

绑捆式织物带4包括两条，第一带子41和第二带子42，它们的一端连接在织物套大套两端，另一端或自由端，具有能相对结合而固定于使用者身上的绑捆结构，绑捆结构例如为一对揿钮或尼龙扣垫43、44等搭扣，此外，两条带子之一的第二带子42一上还设有一插袋45。

所述携带式织物套3和绑捆式织物带4可选自毛毯、棉毯、阻燃的化学纤维毯或它们的一种或几种制毯织物的混合制品。较佳，它们要有弹性。

请参阅图5-图6，控制器5包括控制盒51、装于控制盒上的插座56/安装于控制盒中的温控装置52、电源开关53、电源54、接线柱57，其中，温控装置52包括比较器521、继电器522、温度调节按钮523和/或显示装置524、并安放于第二带子42的插袋45中。较佳，控制盒51在前盒面上设有显示屏511、按钮孔512 以相对安置调节按钮523和液晶显示装置524。

所述电源54为直流电源或电池，有两组，第一电源541、第二电源542，每一组直流电源和电池的电压在2~12V，电流为1000-4000mA。在本申请的一较佳实施例中，电源54采用电池，第一电源541的电池的电压选择采用3.7V，电流3000mA的锂电池，第二电源542的电池的选择电压采用7.4V，电流3000mA的锂电池。所述半导体芯片11设有连接控制器5中第二电源542的导线或插头，以在使用时与控制器5上的电源插座56相结合，所述控制器5中的温控装置52是通过第一电源541单独供电。温控装置52分别通过导线连接温度传感器2；所述比较器521使用LM311，温度传感器2用于采样，主要采用热敏电阻传感器。工作时，比较器521设定在一定的工作温度范围，其随半导体芯片1加热时间的延续，受热温度情况也发生变化，引起其分压点电压改变，此分压点与基准电压进行比较后通过继电器522对单晶硅芯片11供电的第二电源542作出连接或切断的的指令。

第一电源541的电池的电压为3.7V，电流3000mA和所述第二电源542的电池的电压为7.4V，电流3000mA在采用锂电池情况下，可持续使用9-12小时，实际应用中电池是间隔工作能维持数天。

另外，所述第一电源541和第二电源542为两个输出直流电的电源变压器来替代锂电池，它们的输出分别为3.7V，3000mA和7.4V，3000mA。此时，控制盒51上还设有一将正负极两组接线柱连通或解除连通的转换开关以与电池替换使用。

在一较佳的实施例中，为增加加热面积，所述散热芯片组1为两组或两组以上，并具有相应数量的温度传感器2，它们各自独立安装于各个携带式织物套中并通过缝纫连接成一排。

在另一较佳的实施例中，为增加加热面积，所述散热芯片组1由两块单晶硅芯片11和两块将两块单晶硅芯片11并排夹住在中间的散热片12构成，此时，温度传感器2只用一个。

由此可见，在本实用新型中，半导体芯片11在应用上相对于传统对其冷端或冷面用作制冷片而言，是不同的，而是利用其热端或热面，并达成或开创了用于制作具有取暖作用的保健产品。

Claims (9)

1.一种利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其中，所述半导体芯片为平面形的，在通电状态下其上下表面因霍尔效应分别产生一个热面一个冷面，其特征在于，还包括;

散热片, 其在半导体芯片上下或前后表面各贴装一片以形成一散热芯片组;

温度传感器，为杆状的，用于测量和调控半导体芯片发热的温度；可使半导体芯片热面发热所产生的加热温度保持在30-55℃的可控范围内；

携带式织物套, 包括大套和位于大套一侧表面中间位置的小套，其中，大套内安放已贴盖散热片的半导体芯片的散热芯片组，小套内安放温度传感器，并且该温度传感器是紧贴在半导体芯片的热面上；

绑捆式织物带，包括两条，即第一带子和第二带子，它们一端连接在织物套大套两端、另一端或自由端上具有相对结合而固定于使用者身上的绑捆结构，以及在两条带子之一的第二带子上还设置有一插袋；

控制器，包括控制盒、安装于控制盒中的温控装置和装于控制盒上的插座，其中，温控装置包括比较器、继电器、温度调节按钮、电源、电源开关和接线柱，以用于对温度传感器测试到的温度信号通过导线传输到进行监控，而控制器安放于第二带子的插袋中；

所述电源有两组，第一电源和第二电源，都为直流电源或电池，直流电源和电池的电压在2~12V，电流为1000-4000mA，所述半导体芯片设有连接第二电源的导线或导线插头，以在使用时与织物带上的电源接线柱或插座相结合，控制器的温控装置连接第一电源。

2.如权利要求1所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述半导体芯片型号为TEC1-127xx系列单晶硅芯片，所述半导体芯片的尺寸为45 mm×45 mm×5~10 mm。

3.如权利要求1 所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述温度传感器为热敏电阻传感器。

4.如权利要求1所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述比较器为LM311，用于受热后随分压点改变瞬时与基准电压比较后通过继电器实施对单晶硅芯片供电的第二电源的连接或切断。

5.如权利要求1所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述织物套和织物带可选自毛毯、棉毯、阻燃的化学纤维毯或它们的一种或几种制毯织物的混合制品，还必须要有弹性。

6.如权利要求1所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述第一电源的电池的电压为3.7V，电流3000mA的锂电池，所述第二电源的电池的电压为7.4V，电流3000mA的锂电池。

7.如权利要求1或4所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述散热片贴装在半导体芯片上下或前后表面是采用粘接剂。

8.如权利要求1所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述绑捆结构为两个相对锁定的搭扣。

9.如权利要求2所述的利用具有霍尔效应的半导体芯片制作的取暖带，其特征在于，所述TEC1-127xx系列单晶硅芯片为TEC1-12703~TEC1 -12715单晶硅芯片。

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