CN101051599B - 具有介电阻塞放电灯、运行设备和连接电缆的照明系统 - Google Patents

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Abstract

具有介电阻塞放电灯(2)和运行设备(1)的照明系统与一个高压扁带状电缆(6)相连接。由此可以最小化容性的功率损耗，并改善灯(2)的点燃特性和功率吸收。

Description

具有介电阻塞放电灯、运行设备和连接电缆的照明系统
技术领域
本发明涉及一种照明系统，其包括介电阻塞放电灯、用于运行该介电阻塞放电灯的运行设备和连接电缆，其中所述连接电缆将所述介电阻塞放电灯与所述运行设备相连接。
背景技术
介电阻塞放电灯在目前的重要应用领域是办公自动化，尤其是用于扫描器、传真设备和类似设备的线形灯，以及大面积的面形灯、即所谓的面辐射器，其用于在液晶技术和其它图形显示中对监视器和电视屏幕进行背部照明。但本发明并不局限于这种应用领域。具体说，还存在其它的应用领域，譬如在手工业和工业的UV处理中，在公共照明中，在光源布置中，等等。
介电阻塞放电灯就本身而言是公知的，并同时在现有技术中被大量的记载。其特征在于，电极通过电介质与位于放电室内部的放电介质隔开。这里，电极原则上可以全部被布置在放电室内，全部布置在放电室外，或者一个极性的电极被布置在放电室内，而其它电极被布置在放电室外。对于被布置在放电室外的电极，放电室壁作用为介电阻塞。当然，如果所有电极被布置在放电室内，则必须通过电介质、例如通过介电的涂层把至少一个电极或一个极性的电极与放电室内部隔开。通过这种介电阻塞，在工作时形成一种所谓的单边介电阻塞放电。替代地，也可以给所有的内部电极设置介电的涂层。于是涉及一种双边的介电阻塞放电。后者尤其还符合已讲述的情况，即所有电极被布置在放电室之外。
由于位于至少一个电极和放电介质之间的介电阻塞，介电阻塞放电灯的工作需要一个时变的电压，譬如正弦形交流电压。在US5604410中记载的脉冲式工作方式被证明是非常有效的。
在文献US6323600中公开了一种电路装置，用于根据上述的脉冲式工作方式运行一种介电阻塞放电灯。为此，借助于闭塞变流器产生几千伏(kV)的脉冲电压序列和典型为25～80kHz的脉冲重复频率。
缺点是，常规的高压电缆(通常是单电缆)由于其较高的电容而在高频率时具有大的损耗。因为介电阻塞放电灯的电容小于常规长高压电缆的电容，所以由此降低了到所连接的灯中的实际耦合输入功率。这种效应在先前所述的脉冲式工作方式中是特别关键的，因为除了典型为50-200kHz的脉冲重复频率外，所述脉冲电压还具有其它的高频成分。尤其在较长的高压电缆情况下，功率损耗甚至可能导致灯再也不能点燃。因此迄今为止只采用较短的连接电缆，典型约25-35cm长。
发明内容
本发明的任务在于提供一种照明系统，其具有介电阻塞放电灯、用于运行该介电阻塞放电灯的运行设备和改善的连接电缆。
通过以下的照明系统来解决该任务，其具有：介电阻塞放电灯；具有两个高压端子的电运行设备；包括两个高压芯线的连接电缆，所述两个高压芯线将所述介电阻塞放电灯的电极与所述电运行设备的高压端子相连接；其特征在于，所述连接电缆被设计为高压扁带状电缆。
尤其优选的扩展方案在从属权利要求中。
本发明是基于以下认识：在位于介电阻塞放电灯和运行设备之间的常规高压连接电缆中的损耗随着电缆长度和频率的增加而同样增加，而这会导致到灯中的耦合输入功率的降低，甚至可能导致灯不能点燃。这归因于常规高压连接电缆比介电阻塞放电灯具有更高的电容。
本发明现在建议把高压连接电缆构造为高压扁带状电缆，其在最简单的实施方案中是两芯的。这里如此地确定高压芯线的相互间隔，使得高压扁带状电缆的电容如此地小，以致于不再出现大的功率损耗或点燃问题。作为近似值，发明人已经发现，所述高压扁带状电缆的电容应该约等于或小于未被点燃的灯的电容。除了电缆的其它尺寸外，高压芯线的合适间隔还取决于所属的介电阻塞放电灯的电容。在典型的杆状介电阻塞放电灯中的典型的值为几毫米，如同其另外还在办公自动化的设备中所采用的一样，例如从芯线中心到芯线中心约为8-12mm。尤其当应用领域需要较长的连接电缆时，例如大于30cm，40cm，50cm或甚至60cm，本发明所建议的高压扁带状电缆在点燃方面和在所连接的介电阻塞放电灯的耦合输入功率方面比常规连接电缆要具有明显的优点，即便是在脉冲工作方式中。
在本发明的高压扁带状电缆的一种改进中，在所述被确定和设计用于高压的两个外部芯线之间布置至少另一个芯线。该解决方案的优点是，能简单地实现保护类I应用。为此只须将至少一个附加的芯线一方面与地电位相连接，另一方面与同介电阻塞放电灯相连并应作高压保护的金属外壳、灯支架等相连接。位于中心的附加芯线由此作用为保护导线。另外也降低了电磁干扰辐射，也即整个照明系统的电磁兼容性(EMV)被改善。
在有些应用中有利的是，连接电缆是柔性的，例如当介电阻塞放电灯位于运动的支架上时，譬如位于扫描装置或类似物的滑板上。尤其当各个芯线分别被实施为绞合线时，这种柔性可以利用适当的绝缘材料而通常在扁带状电缆中被良好地实现。
另外，尤其在前文所述的脉冲工作方式中，由于较高的频率而无论如何有利的是，将各个芯线实施为绞合线。由此，不管随频率增加而增加的电流趋肤效应(集肤效应)，高压扁带状电缆的载流能力也会被改善。
通常，所述高压扁带状电缆既可以由多个分别绝缘的芯线组成，这些芯线并排平行地被布置在一个共同的平面上，并由电缆护套例如借助于由硅橡胶构成的护套而被固定在该扁状装置中。同样，所述芯线也可以被嵌入到一个共同的扁状绝缘护套内。决定性的只是在两个外部芯线之间有足够的间隔，以便使该两个为高压而设定的芯线的电容保持得尽可能小。这里的其它细节由下面对实施例的说明给出。
附图说明
下面借助于实施例来详细讲述本发明。图中：
图1a示出了本发明的具有高压扁带状电缆的照明系统，
图1b以截面图示出了高压扁带状电缆的详细视图，
图2以截面图示出了一种替代性的高压扁带状电缆。
具体实施方式
图1a用简图示出了本发明的照明系统，其具有运行设备1、杆状的介电阻塞放电灯2、以及约70cm长的柔性连接电缆6，所述介电阻塞放电灯具有两个被布置在灯管内侧的长形电极3、4，其分别覆盖有介电层(未示出)，其中所述介电阻塞放电灯2被固定在金属支架5上。所述连接电缆是三芯的高压扁带状电缆，对于其进一步的细节在下面还要参考图1b，其用放大的截面示出了电缆的放大截面。运行设备1被设计用于根据开头所述的US5604410进行脉冲式工作。为此采用同样如开头所述的US6323600的电路装置。这里不再描绘电路技术细节，因为其对于理解本发明是不重要的。运行设备1在输入侧被馈入+24V的直流电压。选择性地，负极也可以接地。在输出侧，运行设备1具有两个高压端子7、8，其与连接电缆6的两个外芯线9、10相连接。中间的芯线11一方面与地电位相连接，另一方面与金属支架5相连接，也就是说它在这里作用为保护导线。所有芯线9-11被实施为绞合线，以便一方面确保高压扁带状电缆6的柔性。另一方面，两个外部的高压芯线9、10的绞合线保证了高频电流的足够电流传送。为此，三个芯线9-11中的每一个均由19个单金属线组成。从绞合线中心到绞合线中心，两个外部绞合线9和10之间的间隔d约为10mm。耐高压强度为6kV。
对于不需要保护导线的应用领域，中心芯线11不用，也即其在任何地方都不被连接(这里未示出)。通常在这些情况下也可以完全取消中心芯线，也即连接电缆于是被设计为两芯的高压扁带状电缆。无论如何，决定性的是保持两个高压芯线的相互最小间距。
在图2中简要示出了一种替代性的扁状四芯连接电缆12。四芯连接电缆12被实施为由四个平行挨着布置的绝缘绞合线13、14、15、16组成的扁状联合。连接电缆12的护套17由硅橡胶组成，其中嵌入和安装了绝缘的绞合线13、14、15、16。两个外部芯线13、16被规定用于约6kV的高压。所以，为此分别设置了电缆绞合线CSA类型TV-6、KURABE公司的硅橡胶150℃FT1。绞合线13、16分别由19个单金属线组成。绞合线直径约为0.75mm，电缆绞合线的外部直径约为2mm。两个中心芯线14、15在这里主要被用于在两个高压绞合线13、16之间建立为实现尽可能无损耗的连接所需要的间隔。该间隔在该情况下约为8-10mm。需要时也可以采用中心绞合线14、15中的一个或两个作为保护导线。无论如何，不一定非得为中心芯线14、15采用较贵的KURABE电缆绞合线。具体说，廉价的高度柔性的电缆绞合线也适用于此。图2所示的连接电缆12的四芯结构具有的优点是，两个外部高压芯线13、16的必要间隔可以用较简单的方式来实现。为此只须直接并排地安放四个单电缆13-16，然后再加上护套。
在一种未示出的变型方案中，上述的电缆联合仅仅是三芯的。节省一个芯线虽然具有成本低的优点，但保持两个外部芯线的最小间隔稍微费事一些，因为中间空间部分必须用护套的材料来填充。

Claims (13)

1.照明系统，其具有：
介电阻塞放电灯(2)，
具有两个高压端子(7，8)的电运行设备(1)，
包括两个高压芯线(9，10)的连接电缆(6)，所述两个高压芯线将所述介电阻塞放电灯(2)的电极(3，4)与所述电运行设备(1)的高压端子(7，8)相连接，其特征在于，
所述连接电缆(6)被设计为高压扁带状电缆，
其中所述高压芯线(9，10)具有的相互间隔大于耐压所需要的间隔，以及
其中所述高压扁带状电缆(6)的电容等于或小于未被点燃的介电阻塞放电灯(2)的电容。
2.如权利要求1所述的照明系统，其中所述高压扁带状电缆(6)被如此设计，使得位于所述两个高压芯线(9，10)之间的电容尽可能小。
3.如权利要求1或者2所述的照明系统，其中所述芯线通过间隔保持器被相互隔开。
4.如权利要求3所述的照明系统，其中所述间隔保持器被构造为隔离桥。
5.如权利要求1或者2所述的照明系统，其中所述芯线(9-11)被构造为绞合线。
6.如权利要求1或者2所述的照明系统，其中所述高压扁带状电缆的芯线(9-11)的数量至少为3，且两个外部芯线(9，10)是两个高压芯线。
7.如权利要求6所述的照明系统，其中被布置在所述两个高压芯线(9，10)之间的至少另一个芯线(11)与地电位连接。
8.如上述权利要求1或者2所述的照明系统，其中所述高压扁带状电缆(12)由每芯线各一个单电缆(13-16)组成，且所述单电缆(13-16)被布置在一个相互并排平行的平面上。
9.如权利要求8所述的照明系统，其中在所述具有高压芯线的两个单电缆(13，16)之间布置两个或多个单电缆(14，15)。
10.如权利要求8所述的照明系统，其中所述并排布置的单电缆用共同的护套(17)加套。
11.如权利要求1或者2所述的照明系统，其中所述高压扁带状电缆(6；12)被设计用于2kV-10kV的高压。
12.如权利要求1或者2所述的照明系统，其中所述运行设备(1)被设计用于所述介电阻塞放电灯(2)的脉冲工作方式。
13.如权利要求12所述的照明系统，其中所述运行设备(1)被设计用于50-200kHz的脉冲重复频率。
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