CN104937693B - 感应rf荧光灯 - Google Patents

Abstract

本公开内容提供对RF感应灯的改进。在实施例中，改进可以包括下述灯：该灯基本上类似于标准白炽灯、操作在更高频率下、能够实现调暗、提供同步突发模式调暗、提供在外部调暗装置的操作中的负载控制、增加在开启时灯照明的速率、并且通过采用控制处理器以促进灯电子设备的封装而在尺寸上被减少。

Description

感应RF荧光灯

对相关申请的交叉引用

该申请要求2013年9月30日提交的、标题为“HIGH FREQUENCY INDUCTION RFFLUORESCENT LAMP WITH REDUCED ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE”的美国专利申请14/042,598的优先权。

该申请要求2013年9月30日提交的、标题为“HIGH FREQUENCY INDUCTION RFFLUORESCENT LAMP WITH REDUCED ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE”的美国专利申请14/042,580的优先权。

该申请要求2013年9月18日提交的、标题为“HIGH FREQUENCY INDUCTIONLIGHTING”的美国专利申请14/039,066的优先权。

该申请要求2013年9月18日提交的、标题为“FAST START RF INDUCTION LAMPWITH FERROMAGNETIC CORE”的美国专利申请14/030,758的优先权。

该申请要求2013年9月3日提交的、标题为“REDUCED EMI IN RF INDUCTION LAMPWITH FERROMAGNETIC CORE”的美国专利申请14/016,363的优先权。

该申请要求2013年8月16日提交的、标题为“INDUCTION RF FLUORESCENT LIGHTBULB WITH BURST-MODE DIMMING”的美国专利申请13/968,766的优先权。

该申请要求2013年8月2日提交的、标题为“INDUCTION RF FLUORESCENT LIGHTBULB”的美国专利申请13/957,846的优先权。

该申请要求2013年7月19日提交的、标题为“RF COUPLER STABILIZATION IN ANINDUCTION RF FLUORESCENT LIGHT BULB”的美国专利申请13/946,391的优先权。

该申请要求2013年5月21日提交的、标题为“RF INDUCTION LAMP WITH ISOLATIONSYSTEM FOR AIR-CORE POWER COUPLER”的美国专利申请13/898,560的优先权。

该申请要求2013年4月25日提交的、标题为“RF INDUCTION LAMP WITH FERRITEISOLATION SYSTEM”的美国专利申请13/870,022的优先权。

该申请要求2013年3月15日提交的、标题为“ELECTRONIC BALLAST HAVINGIMPROVED POWER FACTOR AND TOTAL HARMONIC DISTORTION”的美国专利申请13/837,034的优先权。

该申请要求2012年11月26日提交的、标题为“RF INDUCTION LAMP WITH REDUCEDELECTROMAGNETIC INTERFERENCE”的美国专利申请13/684,664的优先权。

该申请要求2012年11月26日提交的、标题为“ARRANGEMENTS AND METHODS FORTRIAC DIMMING OF GAS DISCHARGE LAMPS POWERED BY ELECTRONIC BALLASTS”的美国专利申请13/684,660的优先权。

以上中的每个通过引用整体地被结合。

技术领域

本发明大体上涉及感应RF荧光灯。

背景技术

放电灯通过在气体中激发放电并且使用那个放电以各种方式来生成可见光来生成光。在荧光灯的情形中，气体典型地是加上少量汞的氩、氪和/或氖的混合物。放电灯的其它类型可以使用其它气体。气体被含在典型地透明或不透明的部分抽空的壳中，该部分抽空的壳取决于灯的类型典型地被称为灯泡或电弧管。

在传统的放电灯中，在灯泡或电弧管内安装的导电电极连同气体一起提供用来驱动放电的电场。

电极的使用能够生成某些问题。第一，放电典型地被设计成具有相对高的电压以最小化在电极处的损耗。在荧光灯的情形中，这可以导致长、薄的灯结构，这对照明办公室天花板运转很好，但是不总是非常适合于取代传统白炽灯。被设计成取代白炽灯的荧光灯（通称是紧凑型荧光灯或CFL）典型地通过使长、薄管弯曲成诸如多个平行管或螺旋来构建，这现在是CFL的最常见形式。被成形像传统白炽灯的塑料盖有时被放置在弯曲的管之上以提供更有吸引力的形状，但是这些盖吸收光，从而使灯不那么高效。弯曲和螺旋的管型灯还具有在各管之间浪费的空间，从而使它们比必要的更大。盖的使用进一步增加尺寸。

电极的使用能够生成除了形状和尺寸之外的问题。如果灯被开启和关断许多次，则电极能够消耗，如在住宅浴室和许多其它应用中典型的。如果灯被调暗，则电极的寿命也能够被减少，因为电极优选地被操作在特定温度范围中并且在不同功率级的操作能够引起在优选范围外的操作，诸如当操作在较低功率时，这能够允许电极冷却到指定的温度范围之下。

此外，选择的长薄形状（因为它被适配成允许使用电极）趋向需要时间以供汞蒸气从管的一个部分扩散到另一个部分，从而导致典型地与许多紧凑型荧光灯相关联的长的预热时间。

最后，电极通常被设计成与在灯中使用的气体化学兼容。尽管这对于典型的荧光灯通常不是问题，但是对放电灯的其它类型它能够是问题。

避免由电极引起的问题的一个方式是制作不使用电极的灯，即所谓的无电极灯。在无电极灯中，放电可以比如被下述驱动：1）由在灯泡或电弧管外安装的电极生成的电场；2）由非常高频率电磁场生成的电场，通常与谐振腔结合；或3）在不使用谐振腔的情况下由非常高频率磁场生成的电场。该后者灯被称为感应耦合无电极灯或仅“感应灯”。

在感应灯中，高频磁场典型地被用来在灯中生成电场，从而消除对电极的需要。这个电场随后对放电供能。

由于感应灯不要求使用电极，所以它们不需要被构建成长薄管。事实上，球形灯泡诸如用于传统白炽灯的灯泡是用于感应灯的优选形状。此外，由于感应灯不使用电极，所以它们能够频繁地被开启和关断而没有对寿命的损耗的实质不利影响。缺少电极也表示感应灯能够被调暗而没有减少灯寿命。最后，球形灯壳允许汞蒸气从灯的一个部分到另一个部分的快速扩散。这表示感应灯的预热时间典型地比大多数传统紧凑型荧光灯的预热时间快得多。

感应灯落在两个一般性类别中：使用“闭”磁芯的那些感应灯，通常处于环的形状；和使用“开”磁芯的那些感应灯，通常处于棒的形状。空芯感应灯落在该后者类别中。闭芯灯经常被操作在通常50 kHz以上的频率，而开芯灯为了高效的操作经常要求1 MHz和1 MHz以上的操作频率。闭芯感应灯的更低操作频率使它们有吸引力；然而对容纳闭芯所要求的灯泡设计使它们通常不适合于取代标准白炽灯。尽管开芯感应灯要求更高的操作频率，但是其允许设计具有与常见的家用白炽灯相同的形状和尺寸的灯。该公开内容主要地涉及感应灯的开芯类别。

现今在市场上存在非常少的开芯感应灯，尽管它们的明显优点。缺少商业上成功的产品的一个原因是高频镇流器的成本。包含CFL的传统荧光灯能够被操作在从25 kHz到100 kHz（在20世纪90年代发展低成本镇流器技术所处的频率范围）的频率，并且闭芯感应灯能够被操作在从50 kHz到250 kHz的频率，针对该频率镇流器仅稍微更贵。然而，开芯感应灯典型地要求1 MHz或更高的操作频率。美国联邦通信委员会（FCC）已建立在2.51 MHz和3.0 MHz之间的“灯频带”，该“灯频带”具有对发射可以干扰无线电通信服务的射频能量的不严格的限制。成本有效的开芯感应灯可以优选地具有至少2.51 MHz的操作频率。

缺少商业上成功的开芯感应灯可以归因于缺乏如下低成本镇流器：能够操作在2.51 MHz到3.0 MHz频带中同时满足FCC的所有要求；足够小以适合灯；具有与传统白炽灯相同的尺寸和形状的镇流器罩；并且能够在诸如美国的某些主要市场中在家中找到的传统TRIAC（三端双向可控硅开关元件）调光器上被调暗。本公开内容处理这些问题中的一个或多个。因此，特别在住宅应用中存在对改进的感应灯的需要。

发明内容

依据示范性和非限制实施例，提供用于无电极灯（也被称为感应灯）的配置和操作的系统和方法。

本公开内容描述感应RF荧光灯，该感应RF荧光灯包括：灯壳，以处于小于典型大气压的气体混合物填充；功率耦合器，具有至少一个绕组，由一匝或多匝电导体组成；和电子镇流器，将合适的电压和电流提供给功率耦合器。灯壳可以包含凹状腔，其中带有凹状腔的灯壳在部分真空侧面上至少部分地以荧光粉覆盖。功率耦合器可以位于凹状腔的非真空侧面上，其中电导体的至少一个绕组从电子镇流器接收交变电压和电流以生成交变磁场并且由此在灯壳内感应交变电场。电子镇流器将主频电压和电流转换到高频电压和电流并且将它提供给功率耦合器，该电子镇流器包括EMI滤波器、AC-DC桥式转换器、DC总线、和DC-AC逆变器。

在实施例中，感应RF荧光灯可以能够以它的拧进标准白炽灯泡插座和具有普通白炽灯泡的通常外观的能力但以如在本文中描述的感应灯的所有优点来取代普通白炽灯泡。照此，感应RF荧光灯可以包括：感应RF荧光灯的球形玻璃状部分，当提供AC功率时是发光的，该球形玻璃状部分包括：玻璃状壳，带有凹状腔，在部分真空侧面上以荧光粉覆盖并且以工作气体混合物填充，和功率耦合器，在凹状腔的非真空侧面上，包括电导体的至少一个绕组（例如，诸如围绕铁磁芯或空芯结构缠绕），该球形玻璃状部分具有外部表面，该外部表面是透明和半透明中的一个；螺丝基座，用于将感应RF荧光灯电连接到用于普通白炽灯泡的AC功率电插座中；和渐细部分，包括将输入AC功率频率电压和电流转换到功率耦合器高频电压和电流的电子镇流器，其中感应RF荧光灯从球形玻璃状部分到螺丝基座渐细，使得球形玻璃状部分、渐细部分、和螺丝基座合起来提供类似于普通白炽灯泡的外观。渐细部分可以将球形玻璃状部分连接到螺丝基座并且从球形玻璃状部分到螺丝基座在结构上渐细，渐细部分可以驻留在感应RF荧光灯的主体内，其中球形玻璃状部分向下延伸到螺丝基座，渐细部分可以是球形玻璃状部分的延伸等等。在实施例中，由于球形玻璃状部分和渐细部分的类似的外观，当感应RF荧光灯的球形玻璃状部分不被照亮时，它可以具有类似于普通白炽灯泡的外观。诸如由于荧光粉涂层、磨砂玻璃、在玻璃上的扩散材料等等，当不被照亮时球形玻璃状部分可以具有白色的外观。球形玻璃状部分可以由玻璃或在照明领域中使用的任何其它材料制成。渐细部分可以是塑料材料、玻璃状材料、或能够容纳电子设备的任何其它相似材料。球形玻璃状部分和渐细部分可以由相同材料诸如玻璃、玻璃涂布的材料、被涂布成看似玻璃的材料等等制成。球形玻璃状部分和渐细部分可以是一个部件。功率耦合器的电导体可以围绕铁氧体磁芯来缠绕。螺丝基座可以是标准的E26 Edison螺丝基座。感应RF荧光灯可以近似普通A19白炽灯泡的形状和尺寸。在尺度上，球形部分可以形成部分球体，该部分球体具有下述直径：近似普通A19白炽灯泡的尺度，诸如近似60.3 mm（参考A19的最大宽度为19乘以1/8英寸），加上或减去容差诸如+/- 3 mm、+/- 2 mm、+/- 1 mm等等。渐细部分可以具有最大直径的颈部，其中颈部的渐细凹面形状接触球体球形上部分，该球体球形上部分小于如在普通白炽灯泡中的球体的直径，诸如近似45 mm（毫米）加上或减去容差诸如+/- 3 mm、+/- 2 mm、+/- 1 mm等等。渐细部分可以具有凹面颈部，该凹面颈部从这点到标准E26 Edison螺丝基座中渐细，并且球形部分可以位于下部分的颈部内使得在其间提供无缝连接。

在实施例中，感应RF荧光灯可以能够以它的拧进标准白炽灯泡插座和具有普通反射器类型白炽灯泡的通常外观的能力但以如在本文中描述的感应灯的所有优点来取代普通反射器类型白炽灯泡。照此，感应RF荧光灯可以包括：球形部分，带有诸如近似平面的玻璃状照明端部分和具有用于将壳内产生的辐射经过玻璃状照明端部分反射出的反射表面的非照明端部分，该玻璃状照明端部分的内表面以荧光粉涂布用于将玻璃状部分内产生的辐射转换到可见光。感应RF荧光灯也可以包括下部分，该下部分不发光并且具有从螺丝基座到球形部分的近似垂直上升的形式，其中球形部分、下部分、和螺丝基座合起来提供类似于普通反射白炽灯泡的外观。在实施例中，球形部分可以由玻璃制成并且下部分是塑料材料。球形部分和下部分可以由相同材料诸如玻璃制成。球形部分和下部分可以是一个部件。下部分可以是玻璃状材料。螺丝基座可以是标准的螺丝基座，诸如E26 Edison螺丝基座等等。感应RF荧光灯可以近似普通BR30白炽灯泡的形状和尺寸。球形部分可以在最宽点具有直径95.3毫米加上或减去1-3毫米等等的尺度，并且下部分可以具有颈部，该颈部带有43.1毫米加上或减去1-3毫米等等的最大直径。

在实施例中，感应RF荧光灯可以包括调暗设备，该调暗设备使感应RF荧光灯能够从外部控制调暗装置（诸如其中外部调暗控制装置是外部TRIAC调暗装置）是可调暗的。调暗设备可以采用频率模式调暗以实施感应RF荧光灯的调暗，其中响应于来自外部调暗控制装置的输入，频率模式调暗调节感应灯的操作频率远离用于操作电子镇流器的最佳操作频率。调暗设备可以采用幅度模式调暗以实施感应RF荧光灯的调暗，其中响应于来自外部调暗控制装置的输入，幅度模式调暗调节与正被递送到感应灯的功率相关联的电压的幅度。调暗设备可以采用突发模式调暗以实施感应RF荧光灯的调暗，其中突发模式调暗周期地中断到功率耦合器的高频电压和电流以减少正被递送到功率耦合器的功率。在实施例中，突发模式调暗设备可以根据从外部调暗装置接收的调暗信号调暗感应RF荧光灯。调暗信号可以来自基于TRIAC的外部调暗装置，并且突发模式调暗设备从调暗信号感测基于TRIAC的外部调暗装置的点火角（firing angle）。突发模式调暗设备可以根据在感应RF荧光灯上的可调节用户控制接口调暗感应RF荧光灯。突发模式调暗设备可以经过无线远程控制装置来调暗感应RF荧光灯。突发模式调暗设备可以被用来为新的感应RF荧光灯调节操作功率点，其中从高于目标操作点的初始操作功率点下到目标操作功率点进行调节。突发模式调暗设备可以被用来将感应RF荧光灯的操作功率点从快速开启升高操作功率点调节下到操作的操作功率点，以增加感应RF荧光灯到达操作的照明级的速率。周期中断可以与DC-AC逆变器的操作频率同步。功率耦合器高频f_O和在此处提供周期中断的频率f_M，其中f_O可以大于f_M，诸如f_O大于十倍f_M，使得在f_M的每个开周期期间将发生f_O的至少十个循环。f_M的关断周期可以短于对感应RF荧光灯的放电的电子密度减小到为提供足够放电电导率所必要的阈值水平之下所要求的时间，诸如其中密度的阈值水平在截止周期的开始处是电子密度的至少20%。

在实施例中，感应RF荧光灯可以包括：调暗装置负载控制设备，使感应RF荧光灯能够提供对外部控制调暗装置的合适操作所要求的电负载，该调暗装置负载控制设备控制在电子镇流器内切入和切出连接性的切换电负载以为外部调暗装置提供负载。调暗装置负载控制设备可以检测用于外部调暗控制装置的外部调暗装置类型并且基于检测到的装置类型（诸如前沿类型外部调暗装置、后沿类型外部调暗装置、智能类型外部调暗装置等等）自动地调节切换的电负载的控制。调暗装置负载控制设备的使用可以减少在灯中的闪烁。调暗装置负载控制设备可以在控制切换的电负载中使用集成电路电子设备，其中集成电路电子设备包括微控制器。集成电路电子设备可以包括单个封装，该单个封装带有模拟和数字集成控制电路的组合，诸如其中该组合减少功耗和噪声。切换的电负载可以在外部调暗装置的开启时间间隔期间切出电路并且在外部调暗装置的关断时间间隔期间切入电路。切换的电负载当感测到外部调暗装置的存在时切入电路。

在实施例中，感应RF荧光灯可以包括：功率耦合器（诸如带有铁磁芯）；和导电材料，与功率耦合器接触以减少从功率耦合器发出的外来电磁辐射。导电材料可以被插入在功率耦合器内，诸如在铁磁芯内的轴向腔中。导电材料可以被分段。导电材料可以位于电导体和铁磁芯之间。导电材料可以与铁磁芯接触并且额外地围绕电导体的侧面被包封，该电导体的侧面与面对铁磁芯的电导体的侧面相对。导电材料的被包封的部分可以处于沿着功率耦合器轴向延伸的屏蔽导电材料的条的形式。导电材料可以是导电材料的片。导电材料可以是导电材料的网格。导电材料可以是薄导体，其中该薄导体可以是导线、导电材料的条等等。导电材料可以在电子镇流器中被连接到RF地。感应RF荧光灯可以包括屏蔽导电材料，该屏蔽导电材料至少部分地包围电子镇流器以减少从电子镇流器发出的电磁辐射，诸如屏蔽导电材料是导电材料的网格、导电材料的片、导电涂料等等。屏蔽可以与支撑材料接触以维持尺度完整性。

在实施例中，感应RF荧光灯壳可以包括在灯壳内的结构，该结构在感应RF荧光灯的开启阶段期间促进快速发光发展。结构可以包含包括汞的第一金属结构，该第一金属结构关于感应的电场在这样的位置和定向中在灯壳内被安装，以在感应RF荧光灯的开启阶段期间最大化来自电场和感应放电的功率的吸收，以便在感应RF荧光灯的开启阶段期间快速加热和蒸发汞以促进快速发光发展，其中该第一金属结构从至少第一上电接收汞凝结物以形成汞齐。第一金属结构可以在离凹状腔1-12 mm的范围中以及在灯壳内被径向地定位。第一金属结构可以沿着一个平面基本上是平的并且可以被折叠，沿着那个平面被约束。第一金属结构可以被定位在灯头壳中，使得到它的表面的法线相对于到凹状腔的表面的法线在0和90度之间。第一金属结构可以是片或金属网格，其由已被扩展的切割的金属、编织的导线、冲孔的金属等等构成。第一金属结构的金属可以是钢、不锈钢、镍、钛、钼、钽等等中的一个。网格可以以与汞形成汞齐的铟或其它材料被镀覆。结构可以包含第二金属结构，该第二金属结构关于感应的电场在这样的位置中在灯壳内被安装，以在感应RF荧光灯的开启阶段期间促进工作气体混合物的电击穿，以便在感应RF荧光灯的开启阶段期间促进快速发光发展。第二金属特征可以包括用于促进电击穿的至少一个尖锐特征，并且可以是导线、片、网格等等。网格可以是已被扩展的切割的金属、编织的导线、冲孔的金属等等中的一个。第二金属特征可以被安装到凹状腔的表面、第一金属结构等等。第二金属结构可以是不与汞反应的导电金属，诸如镍、钼、钢、不锈钢等等。第二金属结构可以不包括铟。

在实施例中，感应RF荧光灯可以包括：高频电子镇流器，操作在大于2 MHz的频率，包括EMI滤波器、AC-DC转换器、DC总线、输入扼流圈电感器和DC-AC逆变器。DC-AC逆变器可以包括串联连接的电感器和电容器对，该串联连接的电感器和电容器对与切换晶体管的两个输出端子并联连接，诸如其中串联连接的电感器和电容器对减少跨过切换晶体管的峰值电压。输入扼流圈电感器可以位于DC总线和DC-AC逆变器的切换晶体管之间并且具有与切换晶体管的电容和电子平衡的操作频率的平方的乘积近似成反比的值。DC-AC逆变器的部件可以被选择成实现：在切换晶体管的输出处当所述晶体管处在它的关断状态中时在操作频率的二次谐波处的低阻抗和在操作的基频处的相对更高的阻抗。DC-AC逆变器的部件可以进一步被选择成实现：在切换晶体管的输出处在它的关断状态中在操作频率的三次谐波处的电容性阻抗，该电容性阻抗具有在基频处的阻抗的量值和在操作频率的二次谐波处的阻抗的量值之间的量值。DC-AC逆变器的感应部件可以使用非铁磁部件。功率耦合器可以进一步包括空芯或铁磁芯。DC-AC逆变器可以操作在2 MHz以上的频率处诸如在近似2.75 MHz的频率处。在实施例中DC-AC逆变器可以操作在5 MHz以上，诸如在近似6.8 MHz、13.6 MHz、27.1 MHz、40.7 MHz等等的频率处。

在实施例中，感应RF荧光灯可以包括基于控制处理器的电子镇流器，诸如其中控制处理器被设定尺寸以促进在感应RF荧光灯的体积内包裹电子镇流器部件，使得感应RF荧光灯提供外部尺度，该外部尺度类似于普通白炽灯泡的外部尺度。控制处理器可以包括数字控制处理器、模拟处理器等等。控制处理器可以包括集成电路、专用集成电路、微控制器等等。控制处理器可以提供与电子镇流器的操作相关联的至少一个控制功能，诸如开启条件的控制、操作模式的选择、调暗功能、色温、用户接口、远程控制接口、网络接口（例如，有线或无线网络接口）、热管理功能等等。

在实施例中，感应RF荧光灯壳可以包括：由将与汞形成汞齐的外部表面构成的玻璃状部分内的标记，和包含汞的主汞齐，其中在室温下主汞齐的蒸气压高于在标记上形成的汞齐的蒸气压。主汞齐可以包括铟、汞、铋或铟、汞、铋和锡。标记材料可以初始由铟构成，从而导致铟汞齐。标记可以包括不与汞反应的衬底和与汞形成汞齐的外部镀覆层。衬底可以是金属，诸如钢、铁、镍、不锈钢、钽、钼等等。衬底可以是陶瓷材料，诸如致密烧结的氧化铝（Al2O3）。陶瓷可以以另一个材料诸如钨等等来镀覆，以促进以汞齐形成材料诸如铟等等来镀覆标记外部。

本发明的这些和其它系统、方法、对象、特征、和优点从下面优选的实施例和绘图的详细描述对本领域技术人员将是显而易见的。在本文中提及的所有文档通过引用整体地被结合于此。

附图说明

本发明和其特定实施例的下面详细描述可以通过参考下面附图被理解：

图1描绘感应灯的实施例的高级功能性框图。

图1A描绘针对感应灯的实施例维数。

图1B描绘针对感应灯的实施例维数。

图2示出在本领域中所知的基于TRIAC的调光器的典型电路图。

图3示出在本领域中所知的没有电解平滑电容器的电子镇流器的框图。

图4图解在本领域中所知的电子镇流器的调暗操作。

图5示出依据本发明的带有调暗布置的电子镇流器的框图。

图6图解依据示范性实施例的镇流器和灯操作方法。

图7示出依据示范性实施例的TRIAC调暗镇流器的框示意图。

图8示出依据示范性实施例的框电路图。

图9示出依据示范性实施例的在调暗模式中的TRIAC电压、灯电流和灯电压的示波图。

图10示出穿通电路的实施例。

图11描绘RF感应灯的示范性实施例横截面视图。

图12描绘带有插入接地外壳的耦合器的示范性实施例横截面视图。

图12A描绘起作用以提供与铁氧体芯耦合器电隔离的电容器的示范性实施例。

图12B描绘起作用以提供与空芯耦合器电隔离的电容器的示范性实施例。

图13示出出于实验目的以铜箔覆盖的示范性实验和商用灯。

图14图解用于灯表面电压的测量的示范性实验装置。

图15提供使用LISN装置以相关领域灯得到的导电EMI（点）和允许的限制（线）的实验数据。

图16提供以依据示范性和非限制实施例的测试灯得到的导电EMI（点）和允许的限制（线）的实验数据。

图17示出依据本发明的包括无源填谷PF校正电路的电子镇流器的框电路图。

图18示出图17中的镇流器的输入电流和DC总线电压的波形。

图19示出由基于TRIAC的调光器调暗的无源填谷电路的电子镇流器的框电路图。

图20示出图19中的镇流器的输入电流和DC总线电压的波形。

图21提供EMI减少实施例，其中与功率耦合器的铁磁芯接触的导电材料从芯内侧面包封到芯上的绕组外侧面。

图22A示出附着标记的方法。

图22B示出附着标记的方法。

图22C示出两个标记定向。

图22D示出在两个不同定向中的折叠标记。

图22E示出在两个不同定向中的折叠标记和辅助起动。

图23示出类帕邢曲线。

图24示出高频DC-AC逆变器电路的示例。

图25示出带有匹配网络的DC-AC逆变器的示例。

图26示出带有匹配网络的DC-AC逆变器的示例。

图27示出带有匹配网络的DC-AC逆变器的示例。

图28示出带有匹配网络的DC-AC逆变器的示例。

图29示出带有匹配网络的DC-AC逆变器的示例。

尽管连同特定示范性和非限制实施例被描述，但是本领域普通技术人员将理解被涵盖在本文中的其它示范性实施例。因此理解，如在本文中使用的对“一个实施例”或“多个实施例”的所有参考分别指的是示范性和非限制一个实施例或多个实施例。

具体实施方式

感应驱动无电极放电灯（此后同义地被称为感应灯、无电极灯、或无电极荧光灯）通过由时变磁场创建的电场而不是通过物理地凸出到壳中的导电连接（诸如电极）而在灯壳内激发气体。由于电极是在灯的寿命方面的限制因素，所以消除它们潜在地延长可以从光源预期的寿命。此外，因为在灯壳内不存在金属电极，所以灯头设计可以采用原本将与电极反应的高效率材料，诸如溴、氯、碘等等和其混合物，诸如碘化钠和氯化铈。在本文中描述的实施例公开在灯头壳内向上凸出的凹状腔内安装的电感器，其中电感器是至少一个线圈，其可以围绕适合于在时变磁场的频率处操作的可磁化材料（诸如铁氧体或铁粉）的芯来缠绕，以形成创建时变磁场的功率耦合器，该时变磁场在灯的内部生成时变电场。功率耦合器从高频功率供给（通称是镇流器）接收电功率，在实施例中该高频功率供给被集成在感应灯的基座内。镇流器进而从AC干线通过标准的基座诸如Edison螺丝基座（E39、E26、E17或E12基座）、GU-24基座等等接收电功率。针对感应灯的形式因子可以采取类似于标准白炽灯泡（A19形状）或白炽反射器灯诸如R30或BR30的形式，因而允许它被用作对白炽灯泡的取代。

参考图1，图解感应灯100的实施例，该感应灯100具有‘上’光提供部分102（即，光递送端，理解灯可以被安装在每灯插座位置的任何定向中）、‘下’电子设备部分104（即光递送端的相对部）和电机械基座连接（例如Edison基座），其中感应灯的上部分和下部分的比例和形状是图解的并且不意图以任何方式来限制。在实施例中，上部分可以包含带有向上插入在凹状腔112中的感应功率耦合器110（包括（一个或多个）绕组，并且可选地包括芯，如在本文中描述的）的灯头壳108，其中感应功率耦合器创建时变磁场，该时变磁场进而在灯头壳内创建时变电场。灯头壳含有提供汞蒸气的汞齐。在蒸气中的汞原子随后被时变电场电离和激发两者。被激发的汞离子发射少量可见光加上大得多的量的紫外能量，该紫外能量随后通过在灯头壳的内部上的荧光粉涂层被转换成可见光，因而感应灯将光提供给外部环境。

在实施例中，上部分关于它的光学属性的外观可以类似于传统基于荧光粉的照明装置，其中由于在壳的内部上的荧光粉涂层，玻璃基本上是白色的。下部分关于它的光学属性的外观可以被制作得基本上类似上部分以最小化上部分和下部分的外观中的不同，因而最小化在公开的感应灯的外观和传统的白炽灯泡的外观之间的总体视觉不同，诸如具有类似于上球形部分的外部材料（例如，玻璃状或玻璃状涂布的材料）的外部材料。

在实施例中，感应灯可以以上球形部分、在灯泡的颈部或渐细部分中的电子设备部分、螺丝基座（例如Edison基座）等等来构建，其中电子设备部分可以外部地示出为分开的下部分，诸如其中上部分被安置在下部分的颈部内，或下部分可以完全地被包围在延伸的上部分内。就是说，球形部分可以向下延伸在电子设备部分之上作为玻璃状壳一直到螺丝基座。这样，至少当感应灯被开启和照亮时感应灯可以几乎看上去与普通白炽灯泡等同，并且可选地被设计成当被照亮时看上去相同，原因在于用来向下照亮围绕电子设备部分的感应灯的颈部的光学设计。

尽管图1以及图11-12B示出凹状腔内功率耦合器之下位于下部分104中的电子设备（例如镇流器），但是这意图是图解的并且不是限制的，其中电子设备可以有适合整个位于螺丝基座138内、位于凹状腔112内等等的灯泡的颈部的简化部分的尺寸。

参考图1A，感应灯可以具有普通白炽灯泡的近似形状和尺度，其中在球形部分102的最宽点处的尺度D_B在针对电灯的NEMA ANSI标准内，该针对电灯的NEMA ANSI标准阐明带有E26中等螺丝基座的具有A、G、PS和类似灯泡形状的白炽灯的组的物理和电特征。针对电灯的NEMA ANSI C78.20-2003标准整体被结合在本文中。尽管标准提供针对指定的灯的最外界限，但是针对所述指定的灯泡的常见尺度可以基本上在这些范围内。因而与如在标准中指定的最大尺度相对，感应灯的维数可以与所制造的普通白炽灯泡的维数近似相同，由此有效地提供对普通白炽灯泡的取代，该普通白炽灯泡匹配对普通白炽灯泡的轮廓和尺寸的用户的期望。

在示例中，并且依据所述参考的NEMA ANSI标准，针对在A19灯泡的球形部分102的最宽点处的尺度D_B-A19的最大值被测定为在68到69.5毫米的范围内。然而在典型的60W白炽A19灯泡中D_B-A19近似是60.3 mm（或近似2 3/8英寸，其中‘A19’指的是19乘1/8英寸的‘A’轮廓宽度D_B-A19）。类似地，从螺丝部分的底部到球形部分的顶部的A19灯泡的总体长度D_H-A19在NEMA ANSI标准中被指定为针对A19形式因子的不同长度版本在100到112.7毫米之间的范围内，但是典型的60W白炽A19灯泡近似是108毫米。

在实施例中，下部分104可以诸如在上下界面点140处采取凹面渐细颈部的形式，该凹面渐细颈部具有显著地小于D_B-A19的最大渐细直径D_T-A19，上部分102可以被安置该凹面渐细颈部中。上下界面点140可以具有最大直径，在该最大直径处颈部的渐细凹面形状接触球体球形上部分102，该最大直径小于如在普通白炽灯泡中的球体的直径，诸如近似45 mm（毫米）加上或减去容差诸如+/- 3 mm、+/- 2 mm、+/- 1 mm等等。颈部可以以凹面形式从上下界面点140到螺丝底座138的顶部处的下帽界面点142渐细，诸如类似于典型的白炽灯泡。在实施例中，渐细可以是使得在从界面点142延伸到140的下部分104的表面和从螺丝底座138到球形部分102的顶部穿过灯延伸的中轴之间存在小于三十度角。球形部分102可以被构建使得它形成部分球体，该部分球体具有D_B-A19一半的半径。这可以导致球形部分被安置在下部分104的颈部中，从而使得多于部分球体的半球体位于下部分104的颈部上方。在实施例中，上部分102和下部分104可以以下述方式被连接：使它们的分开对查看者是不可区分的，诸如通过使用合适的覆盖或涂布材料或通过在两部分之间制作无缝连接。

参考图1B，感应灯可以具有普通白炽凸出反射器灯泡的近似形状和尺度，其中在球形部分146的最宽点处的尺度D_B-BR30在针对电灯的NEMA ANSI标准内，该针对电灯的NEMAANSI标准阐明带有E26中等螺丝基座的具有BR和类似灯泡形状的体反射器灯的组的物理和电特征。针对电灯的NEMA ANSI C78.21-2003标准整体被结合在本文中。尽管标准提供针对指定的灯的最外界限，但是针对所述指定的灯泡的常见尺度可以基本上在这些范围内。因而与如在标准中指定的最大尺度相对，感应凸出反射器灯的维数可以与所制造的普通凸出反射器灯泡的维数近似相同，由此有效地提供对普通凸出反射灯泡的取代，该普通白炽灯泡匹配对普通凸出反射灯泡的轮廓和尺寸的用户的期望。

在示例中并且依据所述参考的NEMA ANSI标准，针对在BR30灯泡的球形部分146的最宽点处的尺度D_B-BR30的最大值是108.5毫米。然而在典型的65W白炽BR30灯泡中D_B-BR30近似是95.3 mm（或近似3 3/4英寸，其中‘BR30’指的是30乘1/8英寸的‘BR’轮廓宽度D_B-BR30）。类似地，从螺丝部分的底部到球形部分的顶部的BR30灯泡的总体长度D_H-BR30在NEMA ANSI标准中被指定为针对BR30形式因子的不同长度版本在123.8到136.5毫米之间的范围内，但是典型的65W白炽BR30灯泡近似129.5-136.5毫米（5.13-5.375英寸）。

在实施例中，下部分152可以采取从基座到46.7毫米的最小高度的近似垂直上升的形式D_R-BR30，其基本上小于123.8毫米的最小总体灯泡高度。下部分104可以具有43.1毫米加上或减去容差诸如+/- 3 mm、+/- 2 mm、+/- 1 mm等等的最大直径D_T-BR30。灯泡可以从上下界面点144从到从螺丝底座138到球形部分150的顶部穿过灯延伸的中轴的法线以近似54°向上和向外成角，其中侧面径向地朝向灯泡的中心成圆形。在球形部分150的顶部处灯可以近似是平面或稍微凸面的。在实施例中，上部分154和下部分152可以以下述方式被连接：使它们的分开对查看者是不可区分的，诸如通过使用合适的覆盖或涂布材料或通过在两部分之间制作无缝连接。

在实施例中，用来操作灯的电子设备以这样的方式被设计和封装，即它们可以完全被含在灯内、在诸如E26中等螺丝基座的标准灯基座的限制内、在灯泡的底部部分104152内、在凹状腔内等等。技术可以包含：部件的选择，包含感应部件到没有铁磁芯的那些的移植；包含柔性电路板和印刷电路板的电路板技术的选择；诸如倒装芯片（也被通称是可控塌陷芯片连接）、线键合等等的IC安装技术的使用。

在实施例中，感应灯可以被制作成近似针对任何标准灯泡的形状和尺度，使得它被针对标准灯泡设计的照明装置更好地容纳，以及通常为公众更熟悉并且因而更可接受作为对常用的白炽灯泡的取代灯泡。照此，尽管在NEMA ANSI标准中提供的范围容差，感应灯可以有类似于普通白炽灯泡的形状，诸如将对公众的成员所熟悉的，但是带有下述可能性：在上球形部分102和下电子设备部分104之间存在分段，如在本文中描述的。

在实施例中，感应灯的其它尺度方面可以由下述确定：感应灯炮的轮廓和尺寸对典型的白炽灯泡诸如A19灯泡、BR30灯泡等等的轮廓和尺寸的选择。比如，凹状腔112和/或功率耦合器110的尺度可以由感应灯的球形部分102的形状和/或尺寸至少部分确定，其中如在凹状腔112中容纳的功率耦合器110的形状确定在壳内合成场强在哪儿最大。可以理想的是在D_B的最大尺度的平面中，诸如在凹状腔和壳的外壁之间的体积的最中心部分中，使强度最大化。在这点上，功率耦合器110和凹状腔112（功率耦合器110驻留在其中）的形状和定位可以包含尺度属性，其在典型白炽灯泡的尺度限制内改进灯性能。

在实施例中，感应灯可以包含其它方面，其促成与现有白炽照明的兼容性和接受，诸如带有与类似于白炽灯的照明特征（例如，亮度级、低闪烁、匹配色彩再现、匹配色温等等）和现有外部电路（例如，采用TRIAC或MOSFET开关的调暗开关）的调暗兼容性。这样，感应灯将基本上类似传统白炽灯泡，从而通过与白炽灯的关联增加新的感应灯与公众的熟悉感觉，并且因而帮助获得对取代白炽光源的接受和更大使用。

在本文中在实施例中描述的感应灯可以提供与感应灯的设计、操作、和加工相关联的改进的能力，从而包含与下述相关联：镇流器114、热设计118、调暗120、灯头122、磁感应124、照明特征128、灯泡特征130、管理和控制132、输入能量134等等。如位于感应灯的下部分中的镇流器是高频功率供给，其采用如通过基座138提供的干线AC并且创建被递送到位于上部分中凹状腔中的功率耦合器的高频电功率。与镇流器设计相关联的改进的能力可以包含调暗设备、EMI滤波器、整流器、功率因子校正设备、输出驱动器、带有减少的谐波失真的电路、带有开-关循环的功率节省模式、灯启动、灯预热、功率管理等等。改进的能力可以提供设计，该设计提供兼容的热环境，诸如通过静态热设计、通过动态功率管理等等。

与调暗设计相关联的改进的能力可以包含调暗机制、调暗兼容性、相对于调暗曲线的兼容的调暗性能、自动关闭电路、最小流明输出等等。调暗能力可以包含用于调暗和/或TRIAC触发和保持电流的方法，从而包含频率调暗、与TRIAC点火角的握手和频率调暗、没有传统平滑电容器且带有辅助功率供给的电路、突发模式调暗、多电容器关循环填谷电路、频率回转、自动关断调暗电路、电流流经、利用双极晶体管、保持电流脉冲电阻器、电荷泵、降压或升压转换器等等。

与灯头设计相关联的改进的能力可以包含与下述相关的方面：尺寸、形状、气体压力、气体类型、荧光粉类型、材料、经由芯和/或耦合器屏蔽的EMI减少、用来减少光输出上涨时间的方法、通过改进的灯头处理的改进的流明维持、使用在灯头表面上的保护性涂层或用于加工灯头壳和凹状腔的改进的材料等等。

与磁感应设计相关联的改进的能力可以包含操作频率范围、电磁辐射管理、利用有源和无源磁感应绕组的减少的电磁干扰、通过径向隔片的改进的轴向对准、或插入到铁磁芯的接地外壳、内部透明导电涂层、带有绝缘涂料的外部透明导电涂层、在耦合器和凹状腔之间的电场屏蔽等等。

提供的改进的光特征可以包含预热时间、亮度、发光通量（流明）、闪烁、色彩再现指数、色温、流明维持、在磁感应无电极灯中的类白炽照明、高的红色再现指数照明、增加的R9等等。

提供的改进的灯特征可以包含灯泡基座设计、灯罩材料、灯罩形状操作温度范围、灯泡温度、尺寸参数、用于住宅应用的瞬间开无电极灯、用于经常开/关和运动检测器应用的无电极灯等等。

与管理和控制相关联的改进的能力可以包含色彩控制、流明输出控制、功率管理、对线电压改变、部件变化和/或温度改变的敏感性、与其它系统的相互作用、远程控制操作（例如激活、去激活、调暗、色彩再现）等等。

与输入源相关联的改进的能力可以包含AC输入电压、AC输入频率、和其它输入轮廓参数。

镇流器

镇流器是特殊的功率供给，其将功率线电压和电流转换到对操作灯头所要求的电压和电流。在美国，镇流器通常从120伏特、60 Hz AC功率线操作，但是镇流器能够被设计成从带有不同电压和/或频率的AC功率线或从带有电压范围的DC功率线来操作。取决于灯的设计，为感应驱动的无电极放电灯设计的镇流器将功率线电压和电流转换成带有在50 kHz到50 GHz的范围内的频率的电压和电流。对于在本公开内容中描述的感应灯的类型，镇流器输出频率通常在1 MHz到30 MHz区内。

镇流器提供多个功能，除了基本的频率、电压和电流转换功能之外。其它关键功能包含：a）提供用来生成对开始放电所必要的高电压的装置；b）限制能够被递送到放电的电流；以及c）减少被递送到放电的功率以减少产生的光，当用户操作的控制即调光器发出命令这样做时。

从功率线电压和电流到用来操作放电的电压和电流的转换通常以两步骤过程来实现。在第一步骤中，功率线电压和电流通常借助于全波桥式整流器以及可选地能量储存电容器（例如，在整流器级之后用来平滑纹波的电解储存电容器）被转换成DC电压。在第二步骤中，由桥式整流器创建的DC功率借助于逆变器在期望的频率处被转换成高频AC功率。在放电灯镇流器中使用的最常见逆变器是半桥逆变器。半桥逆变器由跨过DC功率总线串联连接的两个开关（通常半导体开关）组成。半桥逆变器的输出端子是1）在两个开关之间的结点以及2）用于逆变器的DC功率总线的任一侧。半桥逆变器可以被来自在本文中描述的匹配网络的反馈或分开的驱动电路来驱动。前者被称为“自振荡半桥逆变器”而后者将被称为“驱动的半桥逆变器”。

除了半桥逆变器之外，逆变器能够被配置为使用两个开关的推挽电路，或使用单个开关的反激式或E类或其它这样的转换器。

用于逆变器的一个或多个开关能够由双极晶体管、场效应晶体管（FET）、或其它类型的半导体开关元件诸如TRIAC或绝缘栅双极晶体管（IGBT）组成，或它们能够甚至由真空管组成。为感应灯设计的镇流器通常在逆变器中使用FET。

半桥逆变器的输出电压典型地由DC和AC分量两者组成。因此，至少一个DC阻断电容器当它被连接到半桥逆变器时典型地与感应灯负载串联连接。此外，匹配网络被连接在感应驱动的灯负载和半桥逆变器的输出之间。匹配网络提供至少下面四个功能：1）将在本文中描述的耦合器的输入阻抗转换到能够被半桥逆变器高效驱动的阻抗，2）提供能够被用来生成对在灯头中开始放电所必要的高电压的谐振电路，3）提供由下述事实所要求的电流限制功能：放电具有通称的“负递增阻抗”，其将引起它从半桥逆变器汲取高水平电流，如果那个电流不被某一装置限制，以及4）对半桥逆变器的波形（通常是方波）滤波以提取处于半桥逆变器的基频的正弦波。该最后步骤对减少由耦合器和灯头在半桥逆变器的基本驱动频率的谐波处的电磁辐射的生成是必要的。

匹配网络典型地由谐振电路组成，该谐振电路用来生成高电压以在灯头中开始放电并且随后在已开始放电之后提供电流限制功能。这个谐振电路经常被设计为串联谐振L-C电路，其中灯跨过谐振电容器来连接。然而，其它配置是可能的。与感应灯一起使用的耦合器是感应的，所以用于感应灯的匹配网络能够是串联C-L，其中放电跨过电感器被“连接”（由于在这样的灯中固有的感应耦合）。然而，更好的性能经常以L-C-L电路来实现，该L-C-L电路除了分开的电感器和电容器之外使用耦合器的电感。采用额外电感器和/或电容器的其它匹配网络在本领域中是所知的。

由于半桥逆变器正操作在基本上在功率线频率之上的频率处，所以它也通常配有通称的“EMI滤波器”，其中它被连接到功率线。EMI滤波器被设计成减少半桥逆变器注入到AC功率线中的高频噪声的水平。为了实现这个功能，EMI滤波器通常被设计为带有在逆变器的操作频率之下的截止频率的低通滤波器。

在一些实施例中，感应RF荧光灯可以操作在更高频率，在2 MHz之上。这些频率通过使用修改的E类电路来实现，该修改的E类电路的示例在图24中被示出。E类振荡器和逆变器具有100%的最大理论效率，但是实际电路可以被限制到90%-95%的效率，原因在于在谐振输出电路中使用的各种电感器和电容器中的损耗。

该发明包括对E类电路的修改。包括串联连接的电感器L_MR 2404和电容器C_MR 2406的额外的电路支路与切换晶体管Q₁ 2410的两个输出端子并联连接。额外地，用于位于功率供给2412和有源开关Q₁ 2410之间的输入扼流圈电感器L_F 2402的开始值可以使用下面的公式来计算：

其中f_S表示操作频率并且C_F是有源开关Q₁ 2410的装置电容。以上公式表示对L_F的初始或开始值，并且不意图限制。该发明的输入扼流圈电感器L_F 2402的值表示：相对于典型地要求铁磁芯的典型E类电路输入扼流圈电感器的值，在输入扼流圈电感器的值中的显著减少。在这个部件的值中的减少可以导致所有铁磁材料从DC到AC转换器部件的消除。

本发明的修改的E类电路使用谐振子电路以减少跨过有源开关Q₁ 2410的峰值电压，从而允许使用更高性能开关，诸如MOSFET或类似装置。利用谐振子电路的正确调谐，在有源开关Q₁ 2410处的峰值电压可以相对于典型E类电路以近似40%被减少。这允许使用更低额定电压的MOSFET等等。因为这是单个晶体管电路，多个晶体管电路诸如半桥逆变器等等的同步问题被消除。修改的E类电路的部件：电感器L_MR 2404、电容器C_MR 2406、电感器L_S2412、电容器C_S 2414和电容器C_P 2416被选择成实现：在切换频率的二次谐波处的低阻抗，和在操作的基频处在逆变器的输出（在它的关状态下有源开关Q₁ 2410的端子）处的相对更高电感性阻抗；以及在相同节点对处在操作频率的三次谐波处的电容性阻抗。在基频处的阻抗大于在三次谐波处的阻抗。

在一些实施例中，如在图25中示出，在本发明的修改的E类电路和电路负载2420之间存在匹配网络2502，该电路负载2420是用于感应灯的功率耦合器。存在可以包括匹配网络2502的多种电路。图26图解包括电容器C_M 2602的匹配网络2502的一个示例。图27图解包括两个电容器C_M1 2702和C_M2 2704的匹配网络2502的另一个示例。图28图解包括两个电容器C_M1 2802和C_M2 2804以及电感器L_M 2806的匹配网络2502的又一个示例。这些示例意图图解匹配网络2502并且不应该被视为限制。

在这些更高频率处，镇流器电路可以在增加功率水平时更高效地操作。比如，在更高功率处的更高效率和增加的操作频率的组合可以促进在更短时间间隔内在更高功率水平处操作灯，从而促进调暗。

在更高操作频率处，可以可能的是避免对耦合器芯使用铁磁材料并且替代地使用下述材料：该材料具有实质上与自由空间的磁导率相同的磁导率以及零或靠近零的电导率。满足这些条件的材料的一个类型是塑料，但是本领域技术人员将意识到其它材料满足这个特征并且适合于这个应用。满足陈述的条件的缠绕在棒或管上的耦合器典型地被称为‘空芯耦合器’或‘空芯线圈’。如果导线足够硬或如果导线被外部结构支撑，则空芯线圈也可以在不使用任何棒状或管状线圈形式情况下被加工。空芯线圈的使用可以能够实现在凹状腔的空气侧上印刷耦合器绕组、能够实现去除凹状腔以及将空芯线圈直接放置在带有到外侧的电馈通的灯泡中等等。

使用空芯线圈而不是缠绕在铁磁芯上的线圈可以导致成本和重量节省。额外地，空芯线圈与使用铁氧体芯的线圈相比可以不那么温度灵敏。磁材料具有温度限制，在该温度限制以上它们的磁特征被严重影响。到空芯线圈的转换消除对控制芯温度以将磁性能保持为设计限制的需要。

在一些实施例中，基频可以选自通称是工业、科学和医疗（ISM）无线电频带的频率集合中的一个。发射在这些频带中的电磁辐射的装置不经受对这样的发射的强度的典型FCC约束，所以这些频带对出于非通信目的而使用射频能量的装置诸如感应灯特别有用。

在一个实施例中，基本操作频率是27.12 MHz。存在以27.12 MHz为中心并且具有326 KHz带宽的ISM频带，从而允许对主要操作频率和边频带发射两者的更大操作范围。图29示出针对在近似27 MHz处的操作所设计的DC-AC逆变器电路。在这个操作频率处的增加的范围可以允许使用不那么精确和不那么昂贵的陶瓷谐振器或类似装置而不是石英晶体来生成频率。在一个实施例中，基本操作频率是40.7 MHz。存在以40.680 MHz为中心并且具有40 KHz带宽的ISM频带。在一个实施例中，基本操作频率近似是13.6 MHz。存在以13.560MHz为中心并且具有14 KHz带宽的ISM频带。在一个实施例中，基本操作频率近似是6.8MHz。存在以6.8 MHz为中心并且具有30 KHz带宽的ISM频带。在一个实施例中，基本操作频率在2.5 MHz和3 MHz之间。

由全波桥式整流器和能量储存电容器构成的、采用在本文中描述的基本AC-DC转换器级的镇流器通常将仅接近AC电压波形的峰值从AC功率线汲取电流。这导致通称的“低功率因子”和“高总谐波失真”。低功率因子和高总谐波失真对许多消费者应用不是严重问题，但是在商业和工业应用中将创建问题。如果镇流器要被用在由基于TRIAC的白炽灯调光器控制的电路上，则低功率因子在消费者应用中也是不期望的。

在传统灯调光器中使用的TRIAC期望灯负载在功率线循环的所有部分期间汲取电流。这个电流被调光器用来在每个功率线半循环的开始处对TRIAC点火电路充电，并且在每半循环改变极性之前将TRIAC维持在“开”状态中直到电压降到零。传统低功率因子电路仅在功率线循环的小部分（当功率线电压接近它的峰值时的循环的部分）期间汲取电流。因此基于TRIAC的调光器当驱动普通低功率因子镇流器时不适当地工作。

镇流器能够以至少下面五种方式被修改以使它们与基于TRIAC的调光器兼容：

在实施例中，特殊的“有源功率因子校正”电路能够被添加到镇流器。典型地这是分开的功率转换级诸如降压或升压转换器，其被设计成实质上在全部AC循环内从AC功率线汲取电流。汲取的电流通常具有正弦波形状。

在实施例中，“电荷泵”电路能够被用来将一些能量从镇流器的输出馈送回到输入，并且使用这个能量以在高频逆变器的频率处从AC功率线汲取少量电流。电荷泵电路能够创建正弦输入电流，像由有源功率因子校正级产生的正弦输入电流，或它们能够汲取更小电流，该更小电流不足够高以创建正弦电流输入但是仍然足够高以提供TRIAC触发和保持电流。

在实施例中，单个能量储存电容器可以被两个或更多个能量储存电容器取代，该两个或更多个能量储存电容器以这样方式连接即它们串联充电但是并联放电。这些所谓的“无源填谷”电路与单个功率线频率能量储存电容器相比将在AC循环的更大部分内汲取电流，从而导致改进的功率因子和更低的总谐波失真。

在实施例中，能量储存电容器能够完全地被去除或与全波桥式整流器的输出分开，从而电路在AC循环的大部分内自然地汲取功率。电路的这个类型可以受益于辅助功率供给的添加，该辅助功率供给能够当功率线电压降到低值时提供足够功率保持灯操作，因为功率线电压每个循环改变极性两次。

在实施例中，诸如电阻器或电容器的阻抗元件能够被连接到全波桥的输出，从而在全部AC循环内（甚至当镇流器的剩余部正使用储存在能量储存电容器中的功率并且不从AC功率线汲取电流时）从AC功率线汲取某一电流。进一步，阻抗元件能够在高于功率线频率的频率处被切入和切出电路，或使它的值被控制电路调节以提供要求的电流负载同时最小化功率损耗。

在实施例中，调暗装置负载控制设备可以使感应RF荧光灯能够提供对外部控制调暗装置的合适操作所要求的电负载，该调暗装置负载控制设备控制电负载或阻抗元件，该电负载或阻抗元件可以在电子镇流器内切入和切出连接性以为外部调暗装置提供负载。电负载或阻抗元件在外部调暗装置的开启时间间隔期间切出电路并且在外部调暗装置的关断时间间隔期间切入电路。

调暗装置负载控制设备可以包括基于处理器的管理和控制设备，诸如带有微控制器、数字处理器、嵌入式处理器、微处理器、数字逻辑等等。在本文中描述的方法和系统通过执行处理器上的计算机软件、程序代码、和/或指令的机器整体或部分地被部署，并且被实施作为在机器上的方法、作为与机器相关或作为机器的部分的系统或设备、或作为在一个或多个机器上执行的计算机可读介质中体现的计算机程序产品。处理器可以连同下述一起或与下述通信来至少部分地实施：服务器、客户端、网络基础设施（例如互联网）、移动计算平台、固定式计算平台、蜂窝式网络基础设施和相关联的移动装置（例如蜂窝式电话）、或其它计算平台。集成电路电子设备可以包括带有模拟和数字集成控制电路的组合的单个封装。

微控制器等等可以通过监测包含变压器电压、耦合器电压、耦合器电流等等的感应RF灯的操作特征来确定感应RF灯的操作状态：运行、开启、或关断。变换可以在收集的操作特征上完成并且它们可以针对设定参数、操作特征的之前储存值、电流与之前值的比率等等来比较。

在实施例中，调暗装置负载控制设备可以检测负载中的开关和外部调暗控制装置的存在。在实施例中，调暗装置负载控制设备可以检测外部调暗控制装置的类型诸如前沿类型、后沿类型、智能类型等等，并且基于检测到的装置类型自动地调节切换的电负载的控制。控制调节可以包括在AC功率循环中的何处感应负载被切入和切出电路。基于检测到的外部调暗控制装置类型的电负载的切换可以被优化以改进感应RF灯性能，诸如减少在灯中的闪烁、减少功耗和噪声等等。

灯头

灯头由以期望的发光元件的形状形成的透明或半透明玻璃状材料构建。对于在本文中描述的感应灯的类型，经常也被称为凹状腔的开口圆柱腔穿透灯头的外壳的一侧面。灯头的内表面和在凹状腔的部分真空侧面上的表面典型地以下述涂布：在灯工业中称为‘荧光粉’的至少一个材料，该至少一个材料将紫外能量转换成可见光。涂层可以是氧化铝Al₂O₃、磷、混合的氧化铝（Al₂O₃和磷）等等。凹状腔的部分真空表面可以在应用荧光粉之前首先以反射材料诸如氧化镁（MgO）等等来涂布。这样的反射材料减少损失到凹状腔的空气侧面的光量并且因而增加灯头效率。

灯头的部分真空表面可以可选地以下述涂布：初始薄的、透明或半透明阻挡层（通常地Alon（精细微粒氧化铝Al₂O₃）或“预涂层”），其可以减少在荧光粉和玻璃、汞（Hg）和玻璃之间的相互作用，并且可以帮助荧光粉到玻璃的粘附。灯头被抽真空并且随后以稀有气体诸如通常处于13帕斯卡到250帕斯卡的压强的氖、氩、或氪来填充。外灯泡和凹状腔通常由玻璃诸如钠钙玻璃或硼硅酸盐玻璃制成。

灯头的性能是下述的函数：用来形成灯头的外灯泡的尺度、凹状腔的尺度、稀有气体填充的类型、稀有气体填充的压强、汞蒸气的压强（如在以下描述，其是汞齐成分和汞齐温度的函数）、荧光粉的质量、荧光粉涂层的颗粒尺寸和厚度、用来从荧光粉当中点亮粘结料的过程、以及排气过程的质量。

除了以上描述的稀有气体之外，在灯头被密封之前少量汞被添加到灯头。经常为了延伸感应灯的操作的环境温度范围，使用汞齐而不是纯汞。尽管这允许灯操作在升高的环境温度（比如在热器具中）下，但是由于在灯预热到操作温度之前非常低的汞压强，在室温或更低的环境温度下它可能花费更长时间来得到全部光输出。这被称为‘上涨时间’，并且尤其在住宅应用中长的上涨时间（例如30秒或更长）是不期望的。汞通常与其它金属诸如铋、锡、铟或铅组合以形成汞齐。比如，主汞齐成分可以范围为按铟的重量10%到按铟的重量98%。主汞齐的成分在稳态操作期间将影响汞蒸气压；因此，汞齐的成分的选择可以受期望影响以优化汞蒸气压以及在灯头的稳态操作温度下的对应的光输出。

汞或汞齐典型地被放置在灯头中的至少两个位置中。比如，‘主’汞齐可以被放置在排气管的密封端中。第二汞齐可以被放置在球形壳中，诸如在凹状腔的顶部上、在灯泡的基座处等等。主汞齐和次汞齐中的任一或两者可以在灯头腔的制备和抽真空期间被封装在玻璃或其它材料中以最小化在制造期间的汞的损失。在灯头腔已被密封之后，封装可以使用激光、机械穿孔、射频加热系统或其它装置来打破，从而在随后的加热期间使汞能够被蒸发以扩散到灯头腔中。

标记

在实施例中，包括汞可以与其创建汞齐的材料的一个或多个标记被定位在灯头腔的主要部分中。在初始的运行时间之后，灯头被关断并且在操作期间释放到灯头腔中的一些汞蒸气将安定在灯头腔的内表面上、迁移回到主或次初始汞齐、安定在一个或多个标记上等等。凝结在一个或多个标记上的蒸气可以创建汞齐，同时在灯头中剩余的汞将迁移回到主或次汞齐或最终找到它的到一个或多个标记的方式，从而进一步使标记汞齐富有汞。在随后的灯开启期间在标记汞齐中的汞可以比在主汞齐中的汞更快速地被释放，由此相当大地缩短上涨时间。由感应的电场创建的放电将理想地加热标记，从而在位于功率耦合器之下的主汞齐或位于耦合器之上的次汞齐的温度足够地被加热以使在那个位置的汞蒸发之前释放在标记上的汞齐化的汞。

在实施例中，标记可以以若干不同方式被附着到灯泡，诸如在图22A和22B中示出的。图22A示出标记2202，该标记2202带有嵌入在腔壁2208中的支杆（pin）2204。图22B示出标记2210，该标记2210带有机械地被放置在灯中而不需要额外密封的支杆2212。

然而，仅仅将标记放置在灯头腔的主要部分中仍然可能无法为住宅应用提供满意的性能，其中消费者研究已指出终端用户典型地要求在小于一秒内的最终光输出的至少70%-80%。这能够被描述为70%-80%的相对光输出（RLO）。本公开内容描述带有尺寸、配置、和材料组合的新的标记设计，以产生关于70%-80% RLO（如与最终稳态值相比较）的目标的显著更短的时帧。在实施例中，标记配置可以包括标记的数目、一个或多个标记离凹状腔的表面的径向距离、一个或多个标记沿着凹状腔的长度的垂直位置、一个或多个标记相对于凹状腔的定向、标记的长度、宽度和厚度、用来加工标记的材料、凹状腔的形状等等。标记配置可以被优化以提供短的上涨时间同时维持在稳态操作期间的高效率。

在实施例中，在本文中描述的感应灯可以提供在灯的开启期间的发光度的快速增加。标记可以被定位在灯壳内以最大化灯维护。标记可以被定位在灯壳内以能够实现针对以高速设备来制造灯的实际放置和最小成本。在本文中描述的感应灯可以提供非常大数目的多个灯开启，诸如好几万，而不遭受在开启之后在特定时间处的差的维护或RLO的下降。

感应功率耦合器创建时变磁场，该时变磁场进而在灯头壳内创建第一时变电场。时变磁场平行于腔轴被对准，并且时变电场的第一分量垂直于时变磁场被对准且环绕那个场。在建立的电场的存在时发生灯头气体的电击穿，并且在电场的方向中建立时变电流。在这个场内可以放置第一金属对象（标记），其沿着平面是基本上平的且具有垂直于该平面的法线。相对于腔轴的标记的定向以及因而相对于时变电场和电流的标记的定向确定垂直于时变感应的电场的标记的有效表面积。标记可以被定位从而标记的表面的法线被径向地引导朝向耦合器（或“平行”于腔轴）。在这个位置中，标记的表面的法线相对于凹状腔的表面的法线以0度的角度被定向。替选地，标记可以被定位从而标记的表面的法线以方位角方向（或“垂直”于凹状腔轴）被引导。在这个位置中，标记的表面的法线相对于凹状腔的表面的法线以90度的角度被定向。在其它实施例中，标记可以以在这些定向之间的某一角度被定向。图22C示出用于关于腔轴来放置标记的这两个不同的定向，其中标记2214“垂直”于腔的垂直轴被安装，其中标记的表面的法线相对于凹状腔的表面的法线以90度的角度被定向，并且标记2218“平行”于腔轴被安装（其中标记2218的结构在视图中不可见，因为标记的法线在图纸的平面中）。标记2218被安装，使得标记的表面的法线相对于凹状腔的表面的法线以0度的角度被定向。也注意标记2214 2218的结构的图解的表示是多个可能的结构配置中的一个，并且不意图以任何方式来限制。

在优选的实施例中，标记被定向，使得标记的表面的法线相对于凹状腔的表面的法线的角度接近90度。在实施例中，标记2214以它到腔轴的“垂直”定向和垂直于时变电场的更大表面积可以能够实现与由时变感应的电场驱动的电流的增加的相互作用。这进而可以促进更快加热标记元件以及将汞蒸气更快引入到灯头壳中，因而减少预热时间。

在一些实施例中，第一标记2220材料可以是金属的实心片。在其它实施例中，金属网格可以被用于第一标记2220以提供可以充当场增强点的多个尖锐边缘。在实施例中，网格材料也可以替代实心材料来使用以减少第一标记2220的质量，这可以导致更快速的预热。网格可以包括已被扩展的切割的金属、编织的导线、冲孔的金属等等。标记（网格或实心）的金属可以包括钢、不锈钢、镍、钛、钼、钽等等。第一标记2220的金属可以以铟等等来镀覆以促进与汞形成汞齐。第一标记2220可以沿着平面基本上是平的。在实施例中，关于时变电场的标记的表面积可以通过将标记材料折叠成两个或更多个截面（诸如紧密靠近平行于彼此被对准或沿着平面被约束）而增加。在图22D中示出这个的示例。折叠的标记2220A以到腔轴的垂直定向被定位，并且相反，折叠的标记2220B以到腔轴的平行定向被定位。

在实施例中，一个或多个标记2220可以从凹状腔的表面径向地向外在0和12 mm之间并且在凹状腔和壳的外壁之间被定位。在优选的实施例中，一个或多个第一标记2220可以离凹状腔在2和5 mm之间并且在凹状腔和壳的外壁之间被定位。在灯头腔的主要部分内的标记的定位影响被标记结构吸收的能量。比如，时变电场的量值随着离耦合器的轴的距离而下降。标记到耦合器的距离也与击穿电压相关。击穿电压与气体压强和在电极之间的距离的乘积的关系看似类似于帕邢状曲线，其示例在图23中示出。在单个压强处，描述击穿电压的帕邢状曲线针对单一成分气体诸如稀有气体仅仅是距离的函数。在单个距离处，描述击穿电压的帕邢状曲线仅仅是压强的函数。当距离和压强两者被改变时，描述击穿电压的帕邢状曲线是距离和压强的乘积的函数。可以期望的是以如下方式同时优化标记与耦合器的距离连同灯头壳内的压强：使得在开启处（当灯头中的气体占主导地位地是稀有气体时）以及在稳态操作期间（当灯头内的压强稍微更高时并且由于汞蒸气压的小的混合）击穿电压是低的。一般地，当将汞添加到稀有气体填充物中时帕邢状的曲线的形状保持类似，但是击穿电压的量值被降低并且最小值移动到气体压强和距离的乘积的不同值。

如果使用的稀有气体是氩，则由于众所周知的潘宁效应（Penning effect），开始电压将低得多，在该潘宁效应中通过与氩亚稳原子的碰撞，汞的电离被极大增强。潘宁效应在许多汞-氩放电中占主导并且可以是对将标记放置在带有汞和氩的灯头中的主要驱动，其中可以优选地将标记放置在灯头空间的中央中，诸如在凹状腔和灯泡的外壁的中间。

在稀有气体是汞和氪的混合的优选实施例中，击穿电压可以在距离和气体压强的最佳乘积处接近最小值。当标记位置（离凹状腔的距离）和气体压强的乘积到达最佳值之下时，对在等离子体中起弧光所需要的电压显著地增加。替选地，当标记离耦合器的径向距离和气体压强的乘积增加超过最佳值时，对在等离子体中起弧光所要求的电压缓慢地增加。在室温开启下，在灯头腔内的汞压强将低于在稳态操作下。当在标记上的汞齐被加热并且汞被释放时，在灯头腔内的压强开始上升。随后，定位在耦合器之下的汞齐可以被加热并且额外的汞蒸气被释放在灯头腔中。在更低初始压强处，可以期望的是将标记定位在离耦合器的增加的距离处以实现接近帕邢状的最小值的低击穿电压。然而，位于离功率耦合器的更大距离处的标记可以具有与时变电流的减少的相互作用，从而导致缓慢的标记的加热和汞从标记汞齐的释放，这将转化成更缓慢的预热。因此有利的是考虑包含多个标记，该多个标记中的每个以明确目的被分派任务。

以离腔轴的中央线的各种径向距离来定位一个或多个标记能够实现不同的标记-场相互作用。在图22E中图解的一个实施例中，一个或多个标记被定位在灯头腔内。一个或多个第一标记2220A、2220B的集合可以接近耦合器被定位，使得与电场驱动的电流的相互作用被促进并且汞从含在这个标记中的汞齐的释放被优化。将一个或多个第一标记2220（在这个图解中折叠的标记2220A或2220B）的这个集合更靠近耦合器来定位可以通过电场和放电的组合来增加加热量（由于将它定位靠近径向电流最大值），这可以导致更快速的标记的加热和汞到凹状腔中的释放。

一个或多个开始辅助标记2224可以位于离腔轴的中央线的距离处以在可能在灯开启时存在的减少的压强下促进优化压强和距离的乘积。比如，这个开始辅助标记2224可以被用来通过被定位成使得由帕邢状的曲线描述的针对工作气体混合物的击穿电压相对于第一标记2214的位置被减少来促进等离子体的启动。这个开始辅助标记2224可以被定位在第一标记2214和灯头壳的外壁之间。这个开始辅助标记2224可以提供小的、尖锐的表面积，诸如导线、箔或片的边缘等等以促进工作气体的电击穿。这个开始辅助标记2224可以被安装到凹状腔的表面。这个开始辅助标记2224可以被附着到用于另一个标记2214的底座诸如利用焊点2228等等。这个开始辅助标记2224可以由下述组成：不与汞反应的导电金属，诸如钢、不锈钢、镍、钼、钽等等。优选的是开始辅助标记2224不包括适合于汞齐形成的材料，诸如铟等等。图22E意图关于第二标记的存在、类型、位置或定向是图解的并且不是限制的。

在一些实施例中，标记材料可以是金属的实心片。在其它实施例中，金属网格可以被用于标记以提供可以充当场增强点的多个尖锐边缘。当高电压在开始处被施加时，标记充电像电容器的一个电极并且场通过尖锐边缘被增强，从而提供对击穿所需要的增强的电压。在实施例中，网格材料也可以替代实心材料来使用以减少标记的质量，这可以导致更快速的预热。网格可以包括已被扩展的切割的金属、编织的导线、冲孔的金属等等。标记（网格或实心）的金属可以包括钢、不锈钢、镍、钛、钼、钽等等。

在实施例中，期望的是优化在灯头壳中的汞蒸气压。比如，最佳汞蒸气压可以近似是0.9帕斯卡。当汞蒸气压落在最佳值之下时，减少UV辐射的生成，从而导致更低的光输出。当汞蒸气压超过最佳值时，由于更高的汞密度，生成的UV辐射被汞蒸气重新吸收。随后的非辐射过程防止这个转移的激发产生荧光粉的UV激发，从而导致灯的减少的光输出。

在实施例中，可以存在在灯内的各种位置处被定位的汞的两个或更多个汞齐以在灯的操作期间提供蒸发的汞。汞齐可以具有不同成分并且可以促成在不同方式中的灯操作。一种汞齐在本文中被称为“主”汞齐。主汞齐的目的是贯穿灯的寿命维持最佳汞浓度。主汞齐典型地具有下述汞含量的量：如果它立刻都被蒸发，将导致汞蒸气压远在最佳值之上。然而，主汞齐典型地被定位以调节汞齐达到的最大温度，因此主汞齐缓慢地预热并且充当用于在操作期间的汞压强的调节器，并且最大温度被调节使得汞在正常操作期间未被全部蒸发。注意主汞齐具有比对灯的操作所必要的更多汞的另一个原因是：随着时间推移，由于与荧光粉、玻璃等等的相互作用，存在汞从主汞齐的一些损耗，所以在主汞齐中的汞的初始量的选择是灯的寿命和灯随其寿命的性能的因素。

汞齐也可以被提供在灯壳内的一个或多个结构上，该结构被称为标记。相对于在主汞齐中的汞的量，这些汞齐含有少量汞。在一个或多个标记上的汞的意图是与主汞齐能够提供的相比更快地提供汞进入气相中以增加速率，光以该速率在灯中发展，并且因而减少灯为达到最大照明所花费的时间。

在灯的初始开启时，由于在等离子体中的功率耗散以及在更长的时间标度上的来自灯电子设备的热扩散，灯的总体温度增加。在开启处温度分布贯穿灯是不均匀的，其中接近功率耦合器和镇流器电子设备的温度更高。主汞齐可以被定位在抽空管中以调节最大温度并且因此与在一个或多个标记上的汞齐相比更缓慢地加热。在一个或多个标记上的汞齐可以以使得比主汞齐更快地加热的方式被定位在灯头壳中。在壳内的不同位置中的标记的定位可以导致汞从标记蒸发的不同速率。比如，接近功率耦合器被定位的汞齐可以由于它接近功率耦合器而更快地加热，该功率耦合器当功率被施加时充当热源。当汞齐加热时，汞蒸气压增加并且汞蒸气将围绕灯头壳迁移。期望的稳态操作温度取决于主汞齐的成分。

在灯被关断之后，它将冷却，并且汞蒸气将凝结并且安定在灯头的壁上、凝结到设置在灯内的标记上、和/或迁移回到主汞齐位置等等。为了优化灯性能，可以期望的是对主汞齐和任何标记指定不同材料成分以优化相对汞蒸气压并且促进将汞凝结到标记上而不是迁移回到主汞齐位置。这可以通过下述方式完成：选择主汞齐成分使得在室温下它比初始地形成在标记上的第二或其它汞齐具有更高的蒸气压。比如，在一个实施例中，标记可以由铟形成，其中产生的凝结的汞齐是铟和汞中的一个，并且其中对应的主汞齐是铋、铟和汞中的一个。在另一个实施例中，主汞齐可以是铋、锡、铟、和汞中的一个。

在实施例中，标记衬底可以由不与汞形成汞齐的材料制成，其中这个材料随后以将与汞形成汞齐的材料诸如铟等等来涂布。在实施例中这个方案将保持汞接近标记的表面并且因而使汞对蒸发更可得到。标记衬底材料可以包含金属诸如钢、铁、镍、不锈钢、钽、钼等等。标记衬底材料可以包含陶瓷，诸如致密烧结的氧化铝（Al₃O₂）等等，其中在以将与汞形成汞齐的材料诸如铟等等来镀覆之前陶瓷衬底可以以材料诸如钨等等来镀覆。

耦合器

耦合器生成AC磁场，该AC磁场通过磁感应提供驱动放电的电场。此外，跨过耦合器的电压被用来通过电容性耦合开始放电。

由耦合器创建的AC磁场在高频（通常在50 kHz和50 GHz之间）下在强度和极性两个方面改变。在优选的实施例中，耦合器是被连接到逆变器的输出的导电线的多匝线圈。由逆变器产生的AC电流流经线圈并且在逆变器的频率下创建AC磁场。线圈能够可选地被缠绕在“软”磁性材料诸如铁氧体或铁粉上，该“软”磁性材料因为在AC电流的频率下它的有益的属性而被选择。当软磁性材料被使用时，它能够以各种形状来形成；取决于灯头的设计，诸如环或棒或其它形状。在优选的实施例中，耦合器从缠绕在棒状铁氧体管上的铜导线的线圈来形成。铁氧体是管状的，因为它具有沿着轴的孔以允许灯头的排气管的通过。对于优选的实施例，操作频率是1到10 MHz。

在另一个实施例中，将频率增加至10 MHz到50 MHz范围并且去除铁氧体管并且可选地由棒或管替代，该棒或管由下述材料制成：具有实质上与自由空间的磁导率相同的磁导率以及零或靠近零的电导率。满足这些条件的材料的一个类型是塑料。满足陈述的条件的缠绕在棒或管上的耦合器被称为‘空芯耦合器’或‘空芯线圈’。如果导线足够硬或导线被外部结构支撑，则空芯线圈也可以在不使用任何棒状或管状线圈形式情况下被加工。空芯线圈的使用可以能够实现在壳凹状腔的空气侧面上印刷耦合器绕组、或者去除凹状腔以及将空芯线圈直接放置在带有到外侧面的电馈通的灯泡中等等。

灯头被设计成提供环绕时变磁场的放电路径。如从法拉第感应定律所知，在环绕时变磁场的任何闭合路径中将感应电压。那个电压将具有与时变磁场的频率相同的频率。这是驱动感应耦合的放电的电压。

铁氧体材料因为在AC电流的频率下和在它被设计以操作的磁通量密度和温度下的低功耗而被选择。

当逆变器通过匹配网络被连接时，在耦合器上的匝数被选择以提供对逆变器的良好阻抗匹配。通常期望的是使耦合器由至少5匝导线组成以确保到放电的高效耦合，同时也期望使这些匝形成缠绕在铁氧体（如果使用）上的单层或形成单层线圈（如果使用空芯）。这些实际考虑对线圈的匝数设定期望的下限和上限。

管理和控制

在实施例中，感应灯可以包含基于处理器的管理和控制设备，诸如带有微控制器、数字处理器、模拟处理、嵌入式处理器、微处理器、数字逻辑等等，并且被实施在集成电路、专用集成电路等等中。在本文中描述的方法和系统可以通过执行处理器上的计算机软件、程序代码、和/或指令的机器整体或部分地被部署，并且被实施作为在机器上的方法、作为与机器相关或作为机器的部分的系统或设备、或作为在一个或多个机器上执行的计算机可读介质中体现的计算机程序产品。处理器可以结合下述或与下述通信来至少部分地实施：服务器、客户端、网络基础设施（例如互联网、WiFi网络、灯节点的本地网络）、移动计算平台、固定式计算平台、蜂窝式网络基础设施和相关联的移动装置（例如蜂窝式电话）、或其它计算平台。

管理和控制设备可以从在感应灯上的外部开关、从来自远程控制器的IR/RF远程控制输入、从联网的接口（例如，无线网络接口诸如WiFi、无线LAN、蓝牙、家庭RF、蜂窝式、网格式等等，或有线的网络接口，诸如通过现有的家庭配线，例如IEEE功率线）等等来接收输入。比如，嵌入式控制器可以经由安装在感应灯的下部分上的开关来接收设定，诸如用于色彩控制、流明输出控制、功率节省模式、调光器兼容性等等。在示例中，可以存在开关设定以启用-禁用调暗功能性，诸如提供功率节省作为禁用调暗功能性的结果。在另一个实例中，远程控制或联网的控制接口可以被用来控制感应灯的功能，诸如功率管理、光特征设定、调暗控制、开-关控制、联网的控制设定、定时器功能等等。在示例中，感应灯可以通过本领域已知的RF远程控制被控制，其中感应灯包含与嵌入式处理器对接的RF接收机，其中RF远程控制器控制照明级，诸如开-关和调暗控制。在另一个实例中，第一感应灯可以由远程控制器（例如，连同与灯的网络的另一个联网的灯节点的嵌入式控制器、联网的控制器、RF/IR远程控制）直接命令，其中第一感应灯也通过将命令发送到多个其它感应灯中的至少一个来充当转发器。在示例中，多个感应灯可以以单个远程控制命令被控制，其中在远程控制器的范围内的感应灯响应于直接命令，并且其中不在远程控制器的直接范围内的感应灯（诸如因为距离、障碍物等等）由命令来命令，该命令由已收到命令的感应灯（诸如由重复命令（当被收到时）的任何感应灯）重复。在实施例中，基于处理器的管理和控制设备可以提供控制功能，诸如与电子镇流器的操作相关联的控制功能，包括开启条件的控制中的至少一个、操作模式的控制、调暗功能的控制、色温的控制、用户接口的控制、远程控制接口的控制、网络接口的控制、热管理功能的控制等等。

管理和控制设备可以包含基于处理器的算法，该基于处理器的算法提供来自在感应灯内部确定的参数的至少部分自治的管理和控制，诸如用于色彩控制、流明输出控制、功率管理等等。比如，流明输出控制可以由基于处理器的算法至少部分地实施，其中到处理器的输入可以包含来自逆变器输出的反馈信号并且其中来自处理器的输入包含作为到逆变器的输入的控制信号。这样，基于处理器的算法可以至少部分替代模拟反馈功能性，诸如以通过采用逆变器输出电流对发光输出的数据表映射的内部算法来提供流明输出的更大的控制等等。算法也可以经由到感应灯的命令接收控制，诸如来自开关设定、远程控制输入、从另一个感应灯接收的命令等等。

在实施例中，基于处理器的管理和控制设备可以被设定尺寸以促进将电子镇流器部件包裹为不干扰由灯产生的照明的灯的部分。比如，电子整流器可以经由控制处理器被包裹使得感应RF荧光灯提供类似于如在本文中讨论的普通白炽灯泡的外部尺度的外部尺度。在示例中，电子镇流器可以被含在感应RF荧光灯的渐细部分内，该渐细部分从球形玻璃状部分到螺丝基座渐细使得球形玻璃状部分、渐细部分、和螺丝基座合起来提供类似于普通白炽灯泡（例如，A-系列、BR-系列、PAR-系列灯的成员中的至少一个）的外部尺度的外部尺度。

热

在实施例中，感应灯可以管理结构内的热耗散，诸如通过采用基于处理器的控制算法的动态功率管理设备、通过闭合环路热控制系统、通过热-机械结构等等。热耗散的指示物诸如温度、电流等等可以被监测和调节以维持在感应灯内的耗散的功率的平衡以满足预确定的热要求，包含用于最大化感应灯内的部件的寿命、维持针对部件和/或系统的功率耗散的安全级、最大化系统的能量效率、针对在调暗范围内在系统的热轮廓中的改变来调节系统参数等等。在示例中，跨过调暗范围的功率耗散可以在系统中创建变化的功率耗散，并且动态功率管理设备可以调节被镇流器耗散的功率以维持最大功率要求。在另一个示例中，针对系统或系统的部件的最大功率耗散可以被维持以维持针对系统或部件诸如针对温敏部件的寿命要求。

电和机械连接

在实施例中，感应灯的电-机械连接可以是标准的，诸如用于在一般照明中的白炽灯的标准，包含在灯台中的Edison螺丝、中间、标准或大型尺寸、或双接触卡销基座、或针对包含在用于常见商用灯的ANSI标准C81.67和IEC标准60061-1的灯基座的其它标准。这个机械共同性质能够使感应灯被用作对白炽灯泡的替代。感应灯可以操作在与任何全球标准兼容的AC干线下，诸如120V 60Hz、240V 50Hz等等。在实施例中，感应灯可以是可更改的以与多个标准的AC干线标准兼容，诸如通过外部开关设定、通过自动电压和/或频率感测等等，其中自动感测可以通过对本领域所知的任何模拟或数字装置而能够实现。

调暗：改进的调暗电路

相位控制的TRIAC调光器通常被用于调暗白炽灯。TRIAC是可以被结合在壁调光器中的双向栅控开关。在白炽灯内的典型调光器电路在图2中示出，其中TRIAC每半个AC周期“开启”。“开启”角度由调光器电位计的位置来确定并且能够在AC周期中在0到180度的范围内变化。典型地照明调光器与壁开关组合。白炽灯是用于TRIAC的理想负载。它为稳定的“开启”状态提供足够的锁存和维持电流。当电流降到特定“维持”电流之下时TRIAC回到它的“关断”状态。这典型地稍微在AC电压过零之前发生。但是壁调光器与大多数正常单级镇流器无法适当地操作。这些镇流器通过前端功率供给来区别，该前端功率供给具有带有电解储存电容器并且没有任何额外所谓的功率因子校正电路的桥式整流器。由于桥式整流器的导通角在不具有任何功率因子校正电路的传统镇流器中非常短，触发电流和维持电流在周期的当整流器不导通时的部分期间都不被提供，并且TRIAC操作变得不稳定，这引起灯闪烁。

除了维持和触发电流，TRIAC应该被提供锁存电流，该锁存电流是将TRIAC的内部结构锁存在稳定的“开启”状态的持续至少20-30微秒（usec）的足够“开启”电流。镇流器电路可以具有跨过镇流器AC端子来连接的RC串联电路以适应TRIAC。但是在电阻器中的稳定功耗能够是显著的。其它参考具有类似的操作原理，诸如基于从桥式整流器汲取高频功率。

其它之前的工作公开没有电解储存电容器的TRIAC可调暗无电极灯。在这个情形中，镇流器逆变器输入电流实际上是TRIAC的维持电流并且足够高以适应任何调光器。灯镇流器被构建为操作在2.5 MHz的自振荡逆变器。可调暗镇流器的示例框图在图3中示出。它包括与AC端子串联连接的EMI滤波器F、提供高纹波DC电压以供能DC-DC谐振逆变器的桥式整流器、以及优选地由感应耦合灯加载的谐振储能电路。镇流器逆变器优选地是操作在高频范围（2.5-3.0 MHz）中的自振荡逆变器。TRIAC调光器被连接在提供输入AC电压的切相控制的镇流器前。

相关领域教导来自整流的AC线带电电压（live voltage）的操作，该电压从几乎零伏特变化到大约160-170V峰值。自振荡逆变器可以在某一瞬间开始DC总线电压，诸如在80V和160V之间，但是它将在更低电压（通常在20V和30V之间的范围内）处停止振荡。图4图解相关领域调暗方法，其中Vm 402是在TRIAC调光器之后的电压波形。这个电压被整流并且被应用到逆变器的输入。在没有电解储存电容器的情况下，镇流器逆变器（在图4中未被示出）在TRIAC“关断”间隔期间停止它的操作。所以，在灯灯头中的放电停止和开始，诸如在图4中的灯电流I_LAMP 404中图解的。

其它相关领域公开针对感应耦合灯采用电荷泵概念的TRIAC调暗的电子镇流器。这个方法要求将RF功率从逆变器注入到用来将60Hz AC功率转换成DC功率的全波桥式整流器中。所以，60Hz桥式整流器必须使用二极管来构建，该二极管针对全功率线电压和镇流器输入电流被额定，并且也足够快以在逆变器频率处切换而没有过多的功耗。

因此，可以存在针对操作从减少或消除（一个或多个）电容器的基于TRIAC的调光器供能的高频无电极灯的实施例。

依据示范性和非限制的实施例，提供用于调暗带有基于TRIAC的壁调光器的气体放电灯的方法。方法可以在TRIAC调暗期间提供镇流器和灯的不可中断的操作。方法可以包含：从被TRIAC调光器斩波的整流AC电压直接对没有电解平滑电容器的镇流器供能，并且在TRIAC（诸如带有平滑电解电容器较少DC总线）的关断时间期间支持灯操作。方法的实施可以包含额外的特征，该额外的特征包括从DC总线经由DC-DC降压电流限制转换器在TRIAC“开启”间隔期间对小型低电压电容器充电并且在TRIAC“关断”间隔期间将这个电容器直接放电到DC总线，用于维持在气体放电灯中的不可中断的电流。

在另一个方面，本发明可以以用于充电低电压电容器的DC电流充电电路为特征。在公开内容实施例中的一个中，充电器可以被构建为连接到镇流器谐振逆变器的输出的电荷泵。

在另一个方面，为了调暗感应耦合灯，本发明可以以用于对用于充电低电压电容器的DC总线电压降压的次级串联谐振储能电路为特征。次级谐振储能电路可以被耦合到镇流器谐振逆变器的切换晶体管。

图5示出连接到TRIAC调光器502的电子镇流器的框电路图。调光器502可以比如是以控制白炽灯为目标的壁调光器。电子镇流器可以以前端功率供给为特征，该前端功率供给没有传统平滑电容器，诸如带有平滑电解电容器较少DC总线。它可以包括EMI滤波器504、桥式整流器508、高频逆变器512（例如2.5 MHz逆变器）、和包含匹配网络514和无电极灯518的谐振负载。依据示范性和非限制的实施例，高频逆变器可以被选择成操作在非常宽的频率范围诸如几十KHz到几百MHz。匹配网络514可以采用具有谐振电感器LR 520和谐振电容器CR 522的电路，其中灯518与谐振电容器CR 522并联连接。辅助低电压（40-50V）DC功率供给510可以经由用于在整流电压谷中填充的备用二极管D 528被连接到逆变器的DC总线524。功率供给510可以被构建为从DC总线524供能的DC-DC降压转换器。辅助功率供给510可以包括小型低电压储存电容器（其可以是电解或钽类型）用于在TRIAC“关断”时间间隔期间维持不可中断的低功率灯操作。R-C网络530可以跨过二极管D 528来连接用于在它的触发之后将非常短持续时间（20-40微秒（usec））的锁存电流脉冲提供给TRIAC。通过具有低电压功率供给510（40-50V或甚至更低），可以实现更宽的调暗范围。

在图6中，图5的镇流器和灯的调暗操作通过示出DC总线电压V_BUS 602、灯电压V_L604、灯电流I_L 608、和辅助功率供给电流I_AUX 610的波形来图解。与在图3中展示的现有技术方法相比较，灯电流在TRIAC“关断”间隔期间持续，从而镇流器和灯不需要重新启动。为了以最小电流保持灯“开启”，可以仅需要标称灯功率的15-20%。这个功率可以从外部或内部DC源来得到。

依据示范性和非限制的实施例，提供用于由电子镇流器供能的调暗气体放电灯的方法，该电子镇流器带有前端功率供给而没有电解平滑电容器。所述方法可以以不可中断灯操作为特征并且包括下述步骤：在TRIAC“开启”时间间隔期间对低电压储存电容器充电并且在TRIAC“关断”时间间隔期间对所述低电压储存电容器放电到DC总线。由于用于支持灯操作的低电压储存电容器必须仅储存少量的能量，所以它的总体尺寸可以基本上小于在带有升压电荷泵的现有技术调暗的镇流器中的储存电容器的尺寸。由于辅助电压V_AUX可能不超过50V，所以微型钽电容器可以被用在镇流器中。

依据示范性和非限制的实施例，在没有电解DC总线平滑电容器的情况下提供电子镇流器。图7图解在公开内容的实施例中的框电路图，优选地针对RF电子镇流器。它可以包括连接到TRIAC调光器（未被示出）的镇流器。镇流器前端功率供给可以包括EMI滤波器702和桥式整流器704。可以不存在与桥式整流器704的输出并联连接的传统电解电容器。自振荡逆变器708可以以半桥拓扑结构来构建，但是其它相关的逆变器拓扑结构也可以被使用。逆变器708可以包括跨过DC总线714连接的串联MOSFET切换晶体管Q1 710和Q2 712对，跨过DC总线714的带有电容器C1 718和C2 720的电容性分压器、具有第一串联谐振电感器LR1724和第一谐振电容器CR1 728的并联加载的匹配网络722。感应耦合灯730可以与第一谐振电容器CR1 728并联连接。灯耦合器的电感和匹配网络的组合形成第一谐振电路。晶体管Q1710和Q2 712可以被经由正反馈734电路（未被示出）耦合到逆变器708的驱动电路732驱动，用于逆变器708的自激励。

依据示范性和非限制的实施例，图7示出与逆变器功率级组合的辅助功率供给，其包括晶体管Q1 710和Q2 712。逆变器708可以包含低电压储存电容器C_ST738，该低电压储存电容器C_ST738具有经由备用二极管D 750连接到DC总线714的正端子和连接到DC总线负端子的负端子。逆变器708也可以以包括第二谐振电感器LR2 742和第二谐振电容器CR2 744的第二、串联加载的电流限制谐振储能电路740为特征。具有二极管D1 752和D2 754的次级高频整流器可以与电感器LR2 742和电容器CR2 744串联连接。整流的电流对储存电容器C_ST 738充电。陶瓷旁路电容器（未被示出）可以与储存电容器C_ST 738并联连接用于RF应用。第二谐振电路的功率可以远小于第一个，从而微小的肖特基二极管阵列比如BAS70-04可以在次级整流器电路中被用于752和754。RC网络748可以跨过二极管750连接用于调节外部TRIAC调光器。在图7的镇流器中，储存电容器C_ST738可以比传统DC总线高电压电容器具有小得多的能量储存，其中它的额定电压可以大约是50V。低电压储存电容器C_ST 738可以比现有技术镇流器中的传统高电压DC总线电容器具有小得多的尺度。

依据示范性和非限制的实施例，图8展示另一个低成本配置。这个实施例通过在其中储存电容器C_ST 738被充电的方式与在图7中呈现的那个不同。在图8的逆变器708中，C_ST 738被来自逆变器输出的电荷泵充电。串联电容器C_P 802被连接在逆变器高电压端子LH 808和D1 752与D2 754的二极管配置之间。充电电流由电容器C_P 802的值确定。旁路电容器C_B 804可以跨过储存电容器C_ST 738来连接。

比较而言，图8的布置可以在灯开启期间提供更快的低电压电容器C_ST 738充电。但是它可以通过从灯取得功率并且将所述功率返还给逆变器输入而使无电极灯的开始过程变慢。而且，这个功率可能因为灯的负递增阻抗而在稳态系统操作期间造成系统稳定性问题。

在图7中的额外部件LR2 742可以提供与谐振负载和灯的全解耦合。由于串联负载连接的降压特征，它可以提供可靠的开始和高效率。为了帮助保证零电压切换（ZVS），第二谐振储能电路应该操作在感应模式，诸如当ωLR2>1/ωCR2时。在示例中，对于操作在2.75MHz下的20W无电极灯，次级谐振电路部件的值可以是下面：LR2=150uH，CR2=18pF；肖特基二极管阵列BAS70-04，电解电容器C_ST=22uF，50V。旁路电容器0.1uF跨过电解电容器C_ST来连接。

因为施加到灯的RMS电压的变化，可以以维持最小要求的灯电流的条件来调暗灯。某一最小DC总线电压应该被提供以确保持续的镇流器和灯操作。在TRIAC调暗期间，TRIAC形成的电压和DC备用电压两者可以变化并且引起灯调暗。最小备用电压越低，调暗范围越宽。这个最小电压取决于由灯和镇流器或两者特征的组合确定的许多因素。对于2.5 MHz无电极灯，针对点亮的持续的最小操作电压在20℃环境温度下可以大约是38-40V。

图9示出当以TRIAC调光器供能时从以优选实施例来使用镇流器的20W、2.75 MHz无电极灯的操作获得的实际示波图。Ch2 904示出TRIAC调光器输出电压，Ch1 902示出灯电压，并且Ch3 908示出灯电流。备用DC电压大约是45V。如能够看到，灯和镇流器与TRIAC调光器持续地操作。在这个示例中，灯被调暗到60%。

在低总线电压下，灯电压（Ch1）增加，由于气体放电由负阻抗表征。感应耦合灯由显著泄漏电感来区别。那就是为何灯电压随灯电流（Ch3）相应地增加。

调暗：突发模式调暗

突发模式调暗是用来控制递送到灯头的功率以及由使用从镇流器递送到耦合器的高频信号的周期中断的灯头生成的光的方法。

一种控制递送到灯头的功率并且因而控制灯头的光输出的方式是将由镇流器递送到耦合器的高频电流I_C在周期基础上以远低于高频电流本身的频率的速率开启和关断。就是说，如果高频电流具有f_O（例如，在1 MHz到50 MHz区中）的频率并且周期信号的速率是f_M，则f_M将比f_O低得多。在实施例中，f_M可以小于f_O的十分之一，以更好地确保产生的调暗将不产生可感知的闪烁。

在实施例中，调暗信号可以被同步到灯电流波形，从而灯驱动电流总是在灯操作频率的全部半个循环中被提供。这意图减少在不同于灯操作频率的频率下生成RF能量，由于这样的能量能够干扰操作在不同于灯的操作频率的频率下的RF通信装置。进一步，驱动电流I_C可以是正弦或接近正弦的驱动电流。

I_C的每个开启周期和每个关断周期的时间持续将小于1/f_M，并且开启周期的时间持续和关断周期的时间持续的和将等于1/f_M。由于f_M远低于f₀，所以I_C的每个开启周期将理想地具有I_C的多于10个循环。

在一些实施例中，可以期望的是I_C的关断周期时间短于对放电的电子密度基本上减小所要求的时间。对于示例感应耦合灯，这个时间被认为大约是1毫秒（msec）。

在其它实施例中，可以期望的是I_C的关断周期时间长于对放电的电子密度基本上减小所要求的时间。对于示例性感应耦合灯，这个时间被认为大约是1毫秒（msec）。

在一些实施例中，可以期望f_M高于20 kHz，从而被用来生成这个信号的电路不创建听得见的噪声，而在其它实施例中可以期望f_M低于20 kHz，从而I_C的关断周期时间持续能够长于对电子密度基本上减小所要求的时间。

比如，如果f_M被设定到25 kHz，则关断时间将总是小于0.04毫秒（msec）。此外，如果f_M被设定到25 kHz并且开启时间被设定到调制频率（1/25 kHz）的时间速率的1%，则开启时间将是0.04微秒（μsec），并且当f₀是25 MHz时这个时间周期将含有IC的10个循环。以这个方式，在f₀的频率处的电流的周期突发和可控的持续时间能够被施加到正驱动灯或放电的线圈。

当要求更少的光并且期望更少的功耗时，这个功率控制方法可以被用来减少递送到灯的功率。这在本领域中通称是调暗。

调暗功能能够被感测安装在用于灯的功率供给中的基于TRIAC的切相调光器的点火角的电路来控制，或它可以被安装在灯本身上的控制装置、或通过无线电波或通过红外控制、或任何其它合适的装置来控制。

功率控制方法也能够被用来提供灯的准确操作，而不使用在高频振荡器中的精确部件。电路能够被设计成产生稍微多于灯的额定功率，并且随后突发模式功率控制能够被用来将功率减少到额定值。

功率控制也能够被用来针对基于汞的灯提供更短的上涨时间。当被用在这个方式中时，提供I_C的电路将被设计成与对稳态操作所必要的相比产生20%到50%更多的电流。当灯是冷的并且汞蒸气压低时，额外的电流将提供更多的光并且促进汞的更快加热，这将进而提供汞蒸气压从它在室温下的值朝向最佳汞蒸气压的更快上升，该最佳汞蒸气压发生在高于20℃的温度下。当灯预热到它的正常操作温度时，功率控制将逐渐将功率减少到它的正常值。因为更高的功率仅当灯处于比它的正常操作温度更低的温度时将被施加，所以当操作在比正常功率更高以实施这个特征时灯将不会过热。

TRIAC维持和触发电流：直通电流

对照明的所有类型特别是旋入式灯泡期望的是与基于TRIAC的切相调光器兼容，原因在于在照明安装中这些调光器的低成本和普遍存在。这些调光器与AC线电压和照明负载串联布线。所以被调光器电路汲取的任何电流需要通过负载。特别地，这些调光器包含定时电路，在其中施加的线电压通过可变电阻器对电容器充电。线频率的每半个循环，电容器被向上充电到阈值电压，在该阈值电压处半导体击穿装置（典型地32伏特DIAC）将触发电流的脉冲传送到TRIAC的栅极端子中以将TRIAC置于导电状态中。

像白炽灯泡的电阻性负载自然地导通对用于将TRIAC触发到开启状态中的定时电路所要求的电流。相反，诸如与荧光灯一起使用的电子电路可能在低输入线电压下不导通电流。典型地，它们包含贯穿线循环为负载持续地支持供给电压的能量储存电容器。在荧光镇流器的情形中，这个能量储存电容器典型地供给逆变器电路，该逆变器电路将储存电容器上的DC电压转换到AC电流用于对荧光灯供能。当瞬时线电压低时，对能量储存电容充电的整流器或其它电路将不从线汲取电流。甚至在没有能量储存电容器的情况下，将存在对操作逆变器或其它电子电路所要求的最小电压。

除了调光器的定时电路之外，一些调光器可以含有一个或多个指示物LED的或其它电子设备，其要求负载直通电流用于合适操作。

跨过电子整流器的输入放置的电阻器可能在调光器TRIAC切换到开启状态之前汲取所要求的直通电流；然而在TRIAC是开启时全部线电压将被施加到这个电阻器，因此针对此要成为实际的解决方案耗散太多功率并且生成太多热量。

在实施例中，电路可以配有电阻器负载，该电阻器负载相对于至少一个阈值水平被切换。比如，电阻器负载可以当施加的线电压落在相对低的阈值之下时被接通，并且当施加的线电压超过阈值时被切断。这样，当电压为低时（例如，当镇流器处于为这样的电流不提供足够的路径的状态时）负载被呈现给TRIAC以提供要求的直通电流，并且当电压为高时去除电阻器负载，因而消除在当不需要电阻器以提供直通电流时的时间处在电阻器中耗散的功率。在另一个实例中，可以存在多个阈值水平以提供用于上升对下降阈值水平的滞回。在实施例中，电阻器可以被切入和切出作为脉冲的电流负载而不是在线电压为高的整个时间期间完全地切出电阻器，因而提供用于调制负载电阻器的效果的方式。比如，电阻器可以当线电压在设定阈值之下时以100%的占空比被切换（例如，通过晶体管电路），并且当线电压在设定阈值之上时以减少的占空比诸如10%占空比被切换。

参考图10，图解示例电路，其中阈值被设定为10伏特。V1表示由调光器呈现的输入线电压。Q1和Q2形成用于切换负载电阻器R1的达灵顿晶体管对，并且针对120V AC线，这些晶体管必须被额定为大约200V或更高。电阻器R2提供到Q2的基极驱动。利用至少500的净电流增益（β）值，Q2将比如导通近似15mA（直通/触发电流），其中6V在输入线上。当输入电压超过近似10V时，电阻器R3和R4将Q3偏置到有源区，其中它导通足够的电流以切断到Q1/Q2的基极驱动。

这里选择R1的值使得即使10V的最大值持续地被施加到电路，功率耗散将仅是大约1/4瓦特。通常，因为在调光器中的串联电阻通常是10千欧或更大，所以功率耗散将远小于此，从而导致小于线电压的3.5%跨过直通电路而出现，并且一旦触发TRIAC，施加的电压将超过10伏特阈值，由此阻断在负载电阻器R1中的电流流动。

除了变化电阻器值和产生的阈值电压之外，本发明的其它实施例可以以诸如MOSFET（带有用于保护它的栅极的齐纳二极管）的开关来替代Q1/Q2的组合，或在一些条件下，单个双极晶体管可以提供足够的增益。Q3也能够由某一其它开关来实施或它的功能可以被合并在集成电路中。

这个分立电路能够以跨过镇流器输入的非常低的电压来操作并且当供给电压超过小的阈值电压（在图10的实施例中近似1.2V）时开始汲取电流。这个特征允许电路当TRIAC是关断时来操作，从而在开启期间并且以非常低的调光器设定（其中TRIAC不开启）给出平滑的操作。在调光器上的LED比如仍然能够以这样低的调光器设定被直通电路点亮。

负载电阻器将始终不被持续或脉冲地连接，而在本发明中当电压高于设定点时电阻器将被断开。

其它调暗、TRIAC维持、和触发电流电路：

与调暗、TRIAC维持、和触发电流相关联的其它电路和/或部件可以提供益处，诸如电荷泵、电压提高、AC负载电容、恒定电流负载、带有电流源的用于限制电解电容器电流的电路、用于提供频率调暗的电路、用于提供幅度调暗的电路、关断电路等等。比如，感应灯可以通过多个方法被调暗，这样在本文中描述的实施例中。每个方法具有取决于在感应灯中实施的实施例的优点和缺点，诸如负载特征、镇流器电路特征等等。比如，作为对在本文中描述的其它调暗方法的替选，移动频率操作点（电子镇流器在该频率操作点处操作）可以减少负载电流并且因而调暗感应灯。这被称为频率调暗。另一个实施例包含下述方法：诸如通过减少供给电压来减少提供到负载的功率水平，这随后减少负载电流，因而提供感应灯的调暗。这被称为幅度调暗。调暗方法的选择也可以包含这些方法的组合，以及带有在本文中描述的各种方法。

EMI

由采用RF功率的任何工业和消费者产品造成的电磁干扰（EMI）的问题是严格的国内和国际规定的主题。依据这些规定，从RF光源发出的EMI水平必须不超过可以干扰周围电子装置、通信、远程控制器具、医疗设备和生命支持电子设备的操作的某一阈值。针对消费者照明装置的允许的EMI水平被放宽在从2.51 MHz到3.0 MHz的频率处，但是可允许的EMI的增加被限制并且EMI仍然必须被处置以遵从规定。

从电子设备生成的诸如来自感应灯的镇流器的EMI可以通过下述被减轻：使用在电子设备周围的屏蔽，诸如带有围绕电子设备（例如镇流器电子设备）、在电子设备间隔周围、在功率耦合器和电子设备之间的接口周围等等的实心或网格导体，因而创建在电子设备周围的法拉第罩并且使电磁辐射免于从感应灯的电子设备部分发出。因为产生的在材料的重量和/或成本方面的节省，可以选择非常薄的导电箔。这个薄箔可以与非导电材料接触或被非导电材料支撑以帮助维持薄导电箔的尺度完整性。因为产生的在材料的重量和/或成本方面的节省、在适应电子设备的封装方面的增加的灵活性等等，可以选择网格而不是实心。当选择网格时，网格的孔被制作成显著地小于辐射的波长。为了有效，不论采用实心或网格导体，由屏蔽到电子设备外壳和连接部的连接产生的孔可能也需要被制作成小于辐射的波长。在网格中的孔可以允许在功率耦合器和电子设备之间的导线的通过。因而来自感应灯的电子设备部分的EMI可以被遏制。来源于功率耦合器的EMI可以要求如在本文中描述的其它装置。

RF光源（在本文中也被称为RF灯或灯）的传导的EMI由下述发起：在灯表面上的灯RF电位V_P依据下述表达式感应RF电流I_g到ac线，作为通过灯电容C到外空间（地）的位移RF电流：

I_g = V_p2πfC

其中V_P是灯表面RF电位，并且f是灯驱动频率。灯电容可以在高斯系统中被估计为与灯有效半径R相等，C=R（以cm）或在SI系统中为1.11R（以pF）。对于A19的RF灯尺寸，这个电容被评估为大约4 pF；其导致V_P=1V，对应于在2.65 MHz处的现有规定限制。

灯RF电位V_P的值由RF承载导体（主要地灯耦合器的绕组和相关联的导线引线）和容纳灯耦合器的灯凹状腔之间的电容性耦合限定。

针对集成的、自平稳紧凑型RF灯，EMI符合性特别地是有问题的。对这些紧凑型RF灯的要求更强得多，由于它们通过灯插座直接被连接到ac线并且没有到大地的特殊专用连接，如对具有远程接地镇流器的强有力RF灯的情况如此。

用于减少RF灯电位的一个有效方式是使用双线耦合器绕组，该双线耦合器绕组由并行缠绕的两个相等长度导线绕组构成并且在耦合器的相对侧面上具有它们的接地端。

这个技术的实质是在具有相等RF电位但是反相的耦合器端上耦合器与两个非接地的导线的RF平衡。耦合器的这样的平衡借助于在凹状腔表面上以及因而在等离子体和灯表面上感应的反相电压来提供补偿。

尽管用于减少传导的EMI的这个技术已显著地减少灯RF电压并且在许多商用RF感应灯中已被实施，但是看似它不足以遵从规定。需要一些额外的装置来进一步减少EMI水平以通过规定。

在实施例中，多种EMI抑制装置可以被实施，诸如包含在耦合器和凹状腔之间的用于减少传导的EMI的分段静电屏蔽、放置在灯玻璃和荧光粉之间的光透明传导涂层、用于灯RF屏蔽的外部金属导电涂层等等。

用于平衡RF耦合器的替选（对双线绕组）方式已被提出用于通过下述方式来RF平衡耦合器：以方位角相对方向在其上缠绕两根导线，并且可选地以对称（推挽）输出镇流器来驱动这样的耦合器。

在实施例中，双线对称绕组与通过编织的屏蔽将耦合器和镇流器连接的RF导线的屏蔽的组合可以提供感应RF荧光灯的EMI减少。

下面的示范性实施例提供带有用于抑制电磁干扰的简单和低成本装置的RF感应灯。这个目标可以通过具有不相等绕组导线长度的灯耦合器的双线绕组来实现。进一步，耦合器铁磁芯的有效接地可以以与耦合器铁磁芯导电接触的导电外壳来得到。这些相对廉价的解决方案可以足够减少传导的电磁干扰（EMI）水平来以显著保留通过对这样干扰的所有现有的规定。在实施例中，导电外壳可以是箔、网格等等。导电‘外壳’可以被实施为一个或多个导电条。与耦合器铁磁芯接触的导电外壳可以位于铁磁芯内（例如，插入在铁磁芯内的腔中）、位于铁磁芯和耦合器绕组之间、被定位使得导电外壳的部分在相对铁磁芯的绕组侧面上在耦合器绕组之上包裹、等等、或其任何组合。

比如，导电外壳可以是位于绕组和铁磁芯之间的导电箔的片，其中导电箔具有在绕组之上以及沿着绕组的顶部向下诸如轴向地沿功率耦合器包裹的条。图21示出功率耦合器的前视图2100和横截面侧视图2101，其中代表性导电材料（例如导电箔）2110与内部分2112位于铁磁芯2102的中空内部2104内，并且在功率耦合器的外部之上且在功率耦合器的外部周围被包裹使得外部分2114被定位跨过绕组2108中的至少一个。在这个示例中，外部分2114被配置为导电箔的单个条，但是本领域技术人员将意识到存在满足实施例的精神的许多不同配置，诸如带有多个条、薄条、导线或多根导线等等，其中外部分的长度跨过绕组中的一个、多于一个或所有。进一步，内部分2112的尺寸和形状可以类似地是导线、条、多个条、片、槽形片等等。在实施例中，导电材料2110可以不需要与铁磁芯直接接触，其中铁磁芯和导电片的相对大重叠表面可以提供到地的足够接口，如在本文中描述的。

考虑到在相关领域中现在存在的限制，提供新的和有用的RF感应灯，该RF感应灯带有用于传导的EMI抑制的简化的和有效的装置，而没有灯RF屏蔽和屏蔽的RF配线。

依据示范性和非限制的实施例，可以以这样的方式利用具有不相等数目匝的双线绕组来缠绕灯耦合器，使得无源绕组的额外匝补偿有源绕组的RF连接导线的电容性耦合（到灯凹状腔）。归因于在有源和无源绕组的非接地端上的RF电压的相对相位，当在凹状腔上的相对相位的感应的RF电容性电流彼此相等或近似相等时发生补偿。

依据示范性和非限制实施例，接地的箔外壳（管）可以被插入在耦合器的铁磁芯中以减少耦合器未补偿的共模RF电位，其中铁磁芯可以是管状铁磁芯。由于与芯接触的大的外壳表面和铁磁材料的非常大的电介质常数（或大的电导率），耦合器的RF电位并且因而由RF灯创建的传导的EMI可以被显著地减少。

依据示范性和非限制实施例，耦合器的径向位置可以在凹状腔内固定以防止它到耦合器的直接机械接触，这趋向于显著地增加电容性耦合以及因而传导的EMI。为了提供到凹状腔的最小电容性耦合，在耦合器和凹状腔之间的空气间隙可能需要在耦合器的所有表面之上固定和相等。这样的固定可以借助于下述来实现：利用额外接合、在耦合器端上的环状隔片集合等等的在它的端上增加的耦合器直径。

依据示范性和非限制实施例，在镇流器间隔外的体积中的连接RF导线的空间稳定位置可以通过将导线机械固定在灯主体的内侧面上来提供。这样的措施将在灯组装和再组装期间将到凹状腔的RF连接导线的电容保持在固定值。

图11图解依据示范性和非限制实施例的感应RF灯的横截面视图。RF灯1110包括：带有玻璃凹状腔1114的玻璃壳1112，该玻璃凹状腔1114被密封在壳1112中并且在它们之间形成气体放电容器（灯头）。灯灯头以汞蒸气和惰性气体诸如氩、氪或其它的工作气体混合物来填充。灯头的内表面（壳1112和凹状腔1114两者）以荧光粉来覆盖。利用在灯头中维持的等离子体放电，来自等离子体的UV辐射激发荧光粉，这将UV光转换到可见光。

在灯头内的等离子体由电场维持，该电场由时变磁场来创建，该时变磁场由位于凹状腔1114内的RF灯耦合器110来创建。包括芯1118和（一个或多个）绕组1120、1122的耦合器110由放置在镇流器帽1134中并且电连接到本地接地（总线）的RF功率源（RF镇流器）1136激励，其中镇流器帽1134可以是非导电的或导电的，其中非导电涂层在外侧面上以防止电击。在这个实施例中，耦合器110由铁磁芯1118构成，该铁磁芯1118可以是带有高的相对磁导率μ_r>>1诸如其中μ_r在20和2000之间的铁氧体。对于分派给RF照明的2.51 MHz到3.0 MHz的频率，优选的材料可以是带有相对磁导率μ_r大约100的具有高居里温度T_c>300℃的Ni-Zn铁氧体。

两个绕组1120和1122可以直接在耦合器110的芯1118上或以它们之间的任何形式或线轴来双线缠绕。第一有源绕组1120利用它的RF端1126和它的接地端1130被连接到镇流器1136。在这个绕组中的RF电流在芯中创建RF磁感应，该RF磁感应进而创建时变电场，该时变电场在灯灯头中维持放电等离子体。

第二无源绕组1122仅具有在耦合器110上感应相对（参考第一绕组1120）相位电压的功能，（由此减少灯传导的EMI）。无源绕组1122可以仅利用接地端导线1132来连接到镇流器1136，从而将它的RF端留空。

在实施例中，无源绕组1122的匝数可以不等于有源绕组1120的匝数。多余的匝1124（它能够是一匝或多匝，或匝的小部分）可以被添加到无源绕组。添加这些多余匝1124的目的是创建一些额外（相对相位）RF电容性电流到凹状腔以补偿由有源绕组的RF引线1126感应的电流。

这样的补偿的一般条件（以相对相位感应的RF电流的等式）是：

这里，积分是沿着线路径x。C₁和C₂对应地是沿着有源绕组连接导线1126和无源额外绕组1124的分布的电容；V₁和V₂对应地是沿着导线的分布的RF电位，并且L₁和L₂对应地是连接和额外绕组导线的长度。

注意由于RF灯的三维结构，以任意RF导线位置，计算函数性C₁（x）和C₂（x）是极其困难的。因此，在额外无源绕组1124中匝的适当数目可能必须针对特定RF灯实施例经验地找到。

为了进一步减少耦合器110归因于其不完美平衡的的共模RF电位，接地的导电箔外壳（管）1128可以被插入在耦合器110的管状铁氧体芯1118中。归因于外壳的大的表面、它到芯1118的内表面的紧密接触、和非常高的铁氧体芯电介质常数（和/或它的高导电率），到本地接地的耦合器RF电位参考并且因而在RF灯中的传导EMI被相当大地减少。

插入在芯1118中的外壳1128可以由导电箔诸如铜箔、铝箔等等制成。它可以被制作成闭合的管、具有沿着它的轴向方向的槽等等。在后者情形中，外壳可以操作为确保与芯的内表面良好机械接触的弹簧。外壳的长度可以等于或稍微长于或短于耦合器的长度。在外壳和耦合器之间的更大的接触表面将提供更好的接地。另一方面，短于耦合器的长度的外壳长度可以对合适的耦合器接地是足够的。

耦合器以插入的导电外壳的接地与以外部导电补片接地相比较具有特定优点。与外部补片相反，内部外壳可以不增加匝间电容并且可以不感应外壳中的涡电流。这些效果两者减少耦合器Q因子并且因此增加耦合器中的功耗。在插入的外壳中不存在涡电流归因于下述事实：在耦合器中的RF磁线平行于外壳并且在耦合器端上分叉，因而它们不交叉箔表面。

为了防止耦合器110接触凹状腔1114并且由此增加传导的EMI，耦合器可能需要被固定在近似中央处并且与凹状腔的壁近似等距离，如在图12中示出的。这可以以隔片1140和1142的对来完成，其对应地被放置在耦合器110的底部开口端和上部闭合端上。隔片可以由不导电材料诸如纤维增强聚合物、纤维玻璃、陶瓷纤维、高温塑料、硅橡胶等等制成。在纤维增强聚合物的情形中，纤维可以是玻璃、碳、玄武岩、芳族聚酰胺、石棉等等，并且聚合物可以是环氧树脂、乙烯基酯树脂、聚酯热固塑料、酚醛树脂等等。隔片可以对高温是额定的，诸如被额定到200℃。顶部隔片1142可以更好确保在耦合器和凹状腔之间的轴向对称性，连同提供相抵玻璃凹状腔的闭合端的耦合器组件的缓冲的紧固装配。为了适应这个，隔片1142可以由柔韧材料制成并且具有在耦合器和凹状腔之间提供紧固机械接口的形状。柔韧隔片1142可以具有提供结构支撑以防止功率耦合器关于凹状腔轴向移动并且提供功率耦合器到凹状腔的轴向对准两者的形状。这样的形状可以包含圆柱体、带有斜切的边缘的圆柱体、半球体形状等等。隔片1142也可以具有穿过顶部的孔，诸如小于芯。在示例中，如在图12中示出，隔片1142可以是斜切的隔片1150，其中孔穿过它并且斜切的边缘1154面对到凹状腔1114的拐角中。更一般地，斜切的隔片可以被描述为圆锥平截体形状（例如，带有梯形横截面的圆形碟状形状），其中圆锥平截体具有不相等表面面积的两个平行表面，并且在这个实例中其中两个平行表面中的更小一个面对凹状腔的闭合的最里端。斜切的或圆锥平截体成形的隔片1150可以提供到凹状腔的内部拐角的配合，因而提供在维持耦合器关于凹状腔的对准中的更大的位置稳定性。连同在耦合器和凹状腔的对准中辅助的额外隔片部件1152，斜切的隔片1150可以在耦合器和凹状腔之间提供缓冲。替选地，可以提供单个斜切的隔片1158，其提供缓冲和对准两者，其中单个斜切的隔片1158提供针对凹状腔的闭合的最里端的缓冲以及来自凹状腔的侧面的位置对准。斜角1154可以提供到凹状腔的拐角的特别良好的配合，这是归因于下述事实：凹状腔的内部‘拐角’可以在形状上是凹面的，并且其中与锐利边缘的隔片相比较，斜角1154使隔片1142好得多地位于这个凹面拐角中。在实施例中，隔片1142也可以具有面对耦合器的最里端的唇缘以关于凹状腔机械地紧固功率耦合器的位置。隔片1140和1142的使用可以允许耦合器被维持在关于凹状腔的轴向对准的位置，因而改进EMI性能，并且同时减少对耦合器要被设计成独立的结构上刚硬的部件的需要，因而潜在地减少耦合器的制造的成本。

可以有利的是在耦合器110和凹状腔1114之间具有空气间隙，而不是以具有高电介质常数e>>1的某一封装材料来填充这个空间。在后者情形中，耦合器绕组到凹状腔的电容性耦合将以e倍增加。由于在实践中达到耦合器的理想RF平衡是不可能的，所以它的余留共模电位（并且所以EMI水平）将是带有空气间隔的耦合器的e倍。经验地发现近似0.5-1.5mm的凹状腔的内表面和耦合器绕组之间的间隙对RF灯通过EMI规定的实施例是足够的。尽管增加空气间隙减少传导的EMI，但是感应耦合效率和灯开启将恶化。

在许多实验中发现，利用非屏蔽的RF导线1126将耦合器110连接到镇流器1136，传导的EMI水平对灯主体内的这根导线的空间位置极其敏感。在灯组装之后这根导线的任意位置可以朝向RF灯中的EMI减少来减少以上描述的措施的效果。因此，将导线的位置固定到一些灯内部元件可以是必要的。注意导线可能需要被固定在仅在耦合器110和接地的镇流器罩1134之间的空间中的位置中。在镇流器罩内的导线的位置对传导的EMI可能不是重要的。

如在图11和12中看到，四根导线1126、1130、1132和1138可以在耦合器和镇流器之间被连接。确定，在这个实施例中它们中的三根1130、1132和1138在镇流器罩内是接地的，并且第四根被连接到RF镇流器1136的输出。实际上，对EMI问题仅RF导线1126的定位是重要的，但是被定位在RF导线1126的两侧面上的接地的导线1130和1132（如在图11 和12 中示出）部分地执行屏蔽功能，从而减少传导的EMI水平对RF导线的位置的灵敏度。出于这个目的，导线1130、1132和在它们之间的导线1126可以在内灯主体上诸如以某一涂料、粘性胶带等等被固定在一起（以它们之间的最小距离彼此接触）。

在实验室中进行的示出在本文中考虑的示范性实施例的各种实验是用于处置RF灯中的传导的EMI的有效和廉价的方式。

在本文中描述的示范性实施例的传导的EMI水平的评估通过与EMI水平成比例的灯表面电压V_P的测量已被完成。比如，对应于针对处于2.65 MHz的尺寸A19的RF灯的规定阈值的V_P的最大值是峰值-峰值2.8伏特。

为了测量V_P值，灯玻璃壳被整体地以薄铜箔覆盖，如在图13中示出。薄套壳具有八个子午线圈槽以防止它与灯RF磁场的相互作用。在灯灯头内在箔和等离子体之间的电容被估计为几百pF，其比在箔和示波器之间连接的RF探针的输入电容（8 pF）大得多。

并发地，类似的测量以具有A19（6 cm直径）的相同尺寸的商用灯已被完成，其中意图是比较商用灯和与以上描述的示范性实施例一致来构建的灯的EMI性能。由于测量的结果取决于灯上涨时间，针对两个灯的测量以两通道示波器同时来执行。在图14中示出针对灯表面电压V_P的测量的实验装置。22 kΩ电阻器被用来防止线频率干扰小的RF电压的测量。总体测试装置由在EMI测试设备上的国际标准CISRP 16来提供。功率通过线阻抗稳定网络（LISN）被提供到测试灯。这个网络收集在每根功率线（120V和中性）上的EMI噪声并且将收集的EMI路由到测量分析仪。在这个情形中，使用对EMI测量专门设计的谱分析仪。

在美国，联邦通信委员会（FCC）撰写用于EMI符合性的规则。这些灯被要求遵从FCC部分18。存在包含技术和非技术要求的若干符合性要求，但是在这个耦合器比较中仅使用针对EMI的FCC指定的住宅市场限制。在功率线上的噪声的测试依据FCC部分18的要求在从450 kHz到30 MHz的频率范围内进行。灯被安装在露天器具中，其中它们的基座向下被定向。从冷开启的预热时间被保持相同为一小时。峰值检测器（PK）被用来加速测试。测量的数据的绘图示出当使用准峰值检测器（QP）时施加的限制线。对于这个灯而言，QP数据典型地比PK数据低3 dB。所以，如果PK数据在限制线之下，则QP数据将甚至更低并且不需要被测量。典型地在EMI测试中，PK数据被初始地记录，并且如果PK数据接近限制线或在限制线之上则测量QP数据。对于这个比较任务而言，测量PK数据允许比较两个耦合器。

图15和16示出在针对两个灯的测量的数据的绘图上的FCC部分18限制线。水平轴是以MHz的频率并且垂直轴是以dBuV或1 uV以上的dB为单位在对数刻度上的测量的EMI的幅度。耦合器的构建影响响应对频率的关系，并且两个不同耦合器不期望具有等同的EMI图案对频率的关系。重要的是两个耦合器都具有相对低的EMI，其能够遵从针对部分18 EMI的FCC的技术限制。尽管未被示出，没有EMI减少特征的耦合器将相当大地超过FCC的限制。对耦合器供能的电子电路的主操作频率接近2.75 MHz的频率。如所示出在2.51和3.0 MHz之间的限制线上存在“烟囱（chimney）”，其中允许增加的EMI。应该注意在这个烟囱中，生成的EMI能够是相当大。示范性实施例降低在这个烟囱中的EMI，如相对于在图15中示出的那个在图16中示出。

以上讨论的不同步骤的结果在这个装置上分开测试并且针对它们的有效性来确认。当这些步骤在最终RF灯实施例中被合并在一起时，它的EMI水平类似于商用灯的EMI水平，并且两者都相当大地低于规定阈值。因而，针对新发明的灯和商用灯，灯表面电压的测量值分别是峰值-峰值0.58 V和0.48 V（很好地在来自FCC针对传导的EMI的要求的限制之下的值）。

参考图12A和12B，在某些情况下可以期望通过电容器1144将耦合器110连接到RF地，该电容器1144在灯的操作频率下具有低阻抗但是在AC功率线的频率下具有高阻抗。即使在镇流器中的高频转换器不在工作，在灯连接到AC功率线时，如果人接触暴露的耦合器110，则这将防止电击。术语“RF地”被理解成表示关于电路共用结点具有低RF电位的镇流器的任何结点。在典型的镇流器中，典型地是负DC总线的电路共用和正DC总线两者都是RF地结点。参考图12A，在实施例中，耦合器110可以包含铁磁芯18，并且可以将电容器1144进行连接到耦合器110或到与耦合器110相关联的任何部件，诸如插入在芯中或插入在芯周围的外壳或导电箔、铁磁芯等等。参考图12B，在实施例中，耦合器110可以包含空芯，并且可以将电容器1144进行连接到耦合器110，诸如直接到绕组回路1130等等。在实施例中，可以存在连接到绕组的两个电容器，诸如一个电容器连接在一个位置（例如在绕组的第一端）并且第二电容器连接在第二位置（例如在绕组的第二端）。图12B的耦合器110以点线被示出以如在本文中描述的那样指示空芯耦合器可以可选地包含非磁性和非导电支撑材料，诸如用于支撑导体箔的塑料形式，或如果箔是自支撑的，则根本不带有额外支撑。

当电子电路借助于全波桥式整流器从AC功率线被供能时可以发生针对电击的可能，因为在全波桥式整流器的正输出端子（正常被连接到高频转换器的正DC总线）和两个AC功率线中的每个之间的电压差的量值将周期地等于在这两根功率线之间的AC输入电压的峰值。在相似的方式中，在全波桥式整流器的负输出端子（正常被连接到转换器的负DC总线，经常被标示为电路共用）和两个AC功率线中的每个之间的电压差的量值也将周期地等于在这两根功率线之间的AC输入电压的峰值。归因于通过全波桥式整流器从AC功率线供能的电路的特征，如果允许用户接触电路共用或在60 Hz的频率下不具有到电路共用的高阻抗的电路的其它结点，则存在针对电击的可能。比如，并且没有限制，如果在图11中示出的导电箔外壳1128被直接连接到镇流器电路中的任何点，如果用户接触耦合器110的铁氧体芯1118则创建针对电击的可能。

为了去除这样的电击危险，在耦合器110和镇流器电路之间的低电阻连接应该被去除并且以电容器1144替代，该电容器1144在灯的操作频率下具有低阻抗并且在功率线频率下具有高阻抗。

在非限制示例中并且参考图12A，对于带有导电箔外壳插入的铁磁芯的2.65 MHz的操作频率的并且从60 Hz功率线操作的灯，隔离电容器应该具有0.6 nF和13 nF之间的值，其中我们希望从铁氧体芯1118到大地的60 Hz泄漏电流不大于1 mA，并且在2.65 MHz的灯操作频率从导电箔外壳到电路共用或到正DC总线的阻抗的量值不高于100欧姆。0.6 nF电容器的阻抗的量值在2.65 MHz下是100欧姆并且在60 Hz下是4.4兆欧姆。11 nF电容器的阻抗的量值在2.65 MHz下是4.62欧姆并且在60 Hz下是200 K欧姆。如果放宽这些边界条件，则能够使用不同的电容器值。

在不同的非限制示例中并且参考图12B，对于带有空芯耦合器的大约27 MHz的灯操作频率并且从60 Hz功率线操作，隔离电容器应该具有60 pF和13 nF之间的值，其中我们希望从耦合器110到大地的60 Hz泄漏电流不大于1 mA，并且在大约27 MHz的灯操作频率从耦合器到电路共用或到正DC总线的阻抗的量值不高于100欧姆。60 pF电容器的阻抗的量值在27 MHz下是98欧姆并且在60 Hz下是44兆欧姆。11 nF电容器的阻抗的量值在27 MHz下是0.453欧姆并且在60 Hz下是200 K欧姆。如果放宽这些边界条件，则能够使用不同的电容器值。

光学

在实施例中，光学涂层可以被用来优化感应灯的性能，诸如最大化发射的可见光，最小化由功率耦合器吸收的光等等。光学涂层可以至少部分反射、折射、和扩散光。比如，反射涂层可以被用来将射在凹状腔上的光反射回到灯头中，否则那个光可能被耦合器吸收并且因而不被转换到发射到外部环境的可见光。进一步，被耦合器吸收的光可以促成不希望有的热量到耦合器，因而影响它的性能、寿命等等。在另一个实例中，光学涂层可以被用在灯头的外壳上，诸如在荧光粉涂层和玻璃之间，其中这个光学涂层可以增强光穿过玻璃的传送，诸如通过折射率匹配。进一步，涂层可以被用来帮助减小汞到玻璃壳中或到玻璃壳上的吸收。光学涂层也可以被用来创建或增强感应灯的美感方面，诸如创建对感应灯的下部分基本上看上去像感应灯的玻璃上部分的外观。在实施例中，在感应灯的上部分和下部分上的涂层可以被施加以最小化在感应灯的上部分和下部分的外观中的差异，诸如最小化感应灯的外观与传统白炽灯的外观中的差异，因而创建对消费者更熟悉的装置，连同产生的在关于被用于替代白炽灯的使用接受方面的增加。

在实施例中，光学部件可以被提供以增强感应灯的照明属性。光学部件可以包含反射器、透镜、散射器等等。被光学部件影响的照明属性可以包含方向性、强度、质量（例如，如被感知为‘硬’或‘软’）、光谱轮廓等等。光学部件可以与感应灯集成、包含在容纳感应灯的照明器具中等等。比如，反射器和透镜可以结合感应灯被用在照明器具中以适应照明应用，诸如方向向下照明、全方向照明、路径照明等等。在示例中，照明器具可以被创建用于方向向下照明应用，其中接近感应灯的侧面的反射器引导来自感应灯的侧面光到向下方向，其中透镜可以进一步在期望的向下立体角内引导从反射的侧面光反射的光以及直接来自感应灯的光。

具有改进的功率因子和总谐波失真的电子镇流器

在实施例中，如在图17中示出，120V、60Hz AC电压源经由EMI滤波器F 1704被施加到全波桥式整流器BR 1702，BR的DC输出电压直接施加在被耦合到BR的输出的DC总线的正轨+B 1708和负轨-B 1710之间。跨过DC总线不存在传统的能量储存电解电容器。由无源填谷电路（PVFC）1722生成的DC备用电压被叠加在整流的电压上并且导致Vbus电压用于对高频谐振逆变器INV 1712供能。小的旁路电容器Cbp 1714被连接到DC逆变器的输入以平滑由谐振逆变器INV生成的高频电压纹波。谐振逆变器INV对荧光灯1718供能。多个灯可以从单个逆变器INV（在图17中未被示出）来供能。逆变器INV可以具有用于驱动功率级和其它需要的控制电路C 1720。这个电路需要辅助功率供给。在图17中经由电阻器R1 1724从4-电容器9-二极管（4C9D）PVFC得到辅助功率。PVFC是以四个小的电容器和九个二极管构建的网络，该四个小的电容器每个具有基本上在DC总线的电压之下的额定电压，该九个二极管用于生成是峰值整流电压的大约1/4的备用DC电压。对于120V AC线，这个DC电压将大约是40V。这个电压足够支撑持续的灯操作。PVFC包括第一、第二、第三、和第四电容器，指派为C1 1741、C2 1742、C3 1743、和C4 1744，每个具有指派为“+”的正端子并且也具有负端子。这些电容器经由指派为D1 1731、D2 1732、和D3 1733的、每个具有阳极和阴极的第一、第二、和第三充电二极管被串联连接。二极管D1、D2、和D3允许电容器C1、C2、C3和C4串联充电，但是防止那些相同的电容器C1、C2、C3和C4串联放电。无源填谷电路PVFC还包括在图17中被指派为D41734、D5 1735、D6 1736、D7 1737、D8 1738、和D9 1739的、每个具有阳极和阴极的第四、第五、第六、第七、第八和第九放电二极管。这些放电二极管为电容器C1、C2、C3和C4提供到DC总线的并联放电路径。第一充电电容器C1使它的正端子连接到DC总线正轨+B并且使它的负端子连接到第一二极管D1的阳极。第二电容器C2使它的正端子连接到第一二极管D1的阴极并且使它的负端子连接到第二二极管D2的阳极。第三电容器C3使它的正端子连接到第二二极管D2的阴极并且使它的负端子连接到第三二极管D3的阳极。第四电容器C4使它的正端子连接到第三二极管D3的阴极并且使它的负端子连接到DC总线负轨-B。第四二极管D4的阴极被连接到第一电容器C1的负端子并且它的阳极被连接到DC总线负轨-B。第五二极管D5的阴极被连接到DC总线正轨+B并且它的阳极被连接到第二电容器C2的正端子。第六二极管D6的阴极被连接到第二电容器C2的负端子并且它的阳极被连接到DC总线负轨-B。

第七二极管D7的阳极被连接到第三电容器C3的正端子并且它的阴极被连接到DC总线正轨+B。第八二极管D8的阳极被连接到第四电容器C4的正端子并且它的阴极被连接到DC总线正轨+B。第九二极管D9的阳极被连接到DC总线负轨-B并且它的阴极被连接到第三电容器C3的负端子。

在实施例中，如在图19中图解，4C9D PVFC 1722（包括C1 1741、C2 1742、C3 1743、C4 1744、D1 1731、D2 1732、D3 1733、D4 1734、D5 1735、D6 1736、D7 1737、D8 1738、和D91739）与TRIAC调光器DM 1902组合被采用，该TRIAC调光器DM 1902被连接在AC线1904和镇流器1908的输入之间。4C9D PVFC的特殊特征是这个电路消除造成灯中的闪烁的来自AC线的电流流动的中断。

参考图17，镇流器1908的操作可以如下面被解释。当AC开关（未被示出）被“开启”时，AC功率被直接施加到桥式整流器BR 1702。在整流器的输出处不存在传统的电解电容器，从而逆变器INV 1712从未被平滑的整流电压被供能。然而，当DC总线电压接近AC线电压的峰值时逆变器INV可以提供显著的灯开启电压，并且由此开启灯1718至少1-2毫秒（msec）。串联电容器C1-C4通过二极管D1到D3从DC总线直接被充电。浪涌电流被EMI滤波器F1704的阻抗和串联电容器C1-C4的串联电阻限制。在四分之一功率线电压循环中，电容器C1到C4中的每个被充电到DC电压，该DC电压大约是AC峰值电压的1/4（在120V AC功率线上40VDC）。当它们并联放电时，到逆变器INV的电流将从AC线或从电容器C1-C4来提供，这取决于瞬时电压中的哪个更高。当瞬时AC线电压在40-45V之上时，电流将从AC线汲取。在镇流器的桥式整流器BR中的电流导通角高于在现有技术无源填谷电路中的电流导通角。

图18展示以稳态模式开启之后图17的镇流器电路中的输入AC线电流和DC总线电压的实际示波图。针对驱动气体放电灯的镇流器能够实现功率因子PF=0.96-097。

参考图19，提供包含带有4C9D PVFC的电子镇流器和放置在镇流器的输入端子和功率线之间的TRIAC调光器（诸如壁调光器）的系统。当调光器TRIAC开启时，所有的四个电容器C1-C4以串联被充电。因此，在不存在直接连接到DC总线的电解电容器时，逆变器INV消耗电流提供TRIAC维持电流。这个电流能够满足商用调光器以将它保持在“开启”位置。因而，避免由开启和关断调光器TRIAC造成的光闪烁。当瞬时AC电压变为低于电容器电压时，桥式整流器BR被备用并且逆变器INV由电容器C1-C4的放电电流供给。TRIAC损失它的维持电流并且自动地关断直到下一个半周期。但是在灯中的气体放电以减少的功率持续，从而利用来自调光器的新脉冲，灯不需要重启。图20展示输入AC电流和DC总线电压波形，其中TRIAC调光器处于50%“开启”。在图19中的系统以比现有技术整流器更宽的调暗范围为特征。对于16-20W气体放电灯，针对C1-C4的22uV、63V电容器值可以提供下到近似10%的调暗范围。二极管D1-D9可以被选择成相同类型。小信号二极管和二极管阵列可以被用于成本和空间节省。

尽管已示出和描述本发明的仅几个实施例，但是对本领域技术人员将明显的是可以对其进行许多改变和修改而没有脱离如在所附权利要求中描述的本公开内容的精神和范围。所有的专利申请和专利（国外和国内两者）以及在本文中参考的其它出版物在法律允许的全部范围内整体地合并在本文中。

在本文中参考的所有文档通过引用被合并于此。

Claims (36)

1.一种感应RF荧光灯，包括：

感应RF荧光灯的球形玻璃状部分，当提供AC功率时所述感应RF荧光灯是发光的，所述球形玻璃状部分包括：带有凹状腔的玻璃状壳，在部分真空侧面上以荧光粉覆盖并且以工作气体混合物填充；和在凹状腔的非真空侧面上的功率耦合器，包括电导体的至少一匝，所述球形玻璃状部分具有透明和半透明中的一个的外部表面，所述球形玻璃状部分在其最宽点处具有最大尺度D_B；

基座，用于将感应RF荧光灯电连接到用于普通白炽灯的AC功率电插座中；以及

感应RF荧光灯的渐细部分，将基座连接到球形玻璃状部分并且从球形玻璃状部分到基座在结构上渐细，其中球形玻璃状部分在界面点处被安置到渐细部分中，并且其中所述渐细部分在所述界面点处具有最大渐细直径D_T，其显著地小于球形玻璃状部分的最大尺度D_B；

所述渐细部分含有将输入AC功率频率电压和电流转换到功率耦合器频率电压和电流的电子镇流器，所述电子镇流器通过电子镇流器的多个电端子中的至少两个将电压和电流提供给功率耦合器，所述电子镇流器包括EMI滤波器、AC-DC转换器、DC总线、和DC-AC逆变器，其中感应RF荧光灯的渐细部分是不发光的并且当球形玻璃状部分不被照亮时，感应RF荧光灯的渐细部分具有类似于球形玻璃状部分的外观的外观。

2.权利要求1所述的灯，其中由于球形玻璃状部分和渐细部分的类似的外观，当感应RF荧光灯的球形玻璃状部分不被照亮时，它具有类似于普通白炽灯泡的外观。

3.权利要求1所述的灯，其中当不被照亮时球形玻璃状部分具有白色的外观。

4.权利要求1所述的灯，其中所述球形玻璃状部分由玻璃制成。

5.权利要求1所述的灯，其中所述渐细部分是塑料材料。

6.权利要求1所述的灯，其中所述球形玻璃状部分和所述渐细部分由相同材料制成。

7.权利要求6所述的灯，其中所述材料是玻璃。

8.权利要求1所述的灯，其中所述球形玻璃状部分和所述渐细部分是一个部件。

9.权利要求1所述的灯，其中所述渐细部分是玻璃状材料。

10.权利要求1所述的灯，其中所述电导体围绕铁磁芯缠绕。

11.权利要求10所述的灯，其中导电材料与铁磁芯接触以减少从功率耦合器发出的外来电磁辐射。

12.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料在铁磁芯内在轴向腔内部被插入。

13.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料被分段。

14.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料位于电导体和铁磁芯之间。

15.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料与铁磁芯接触并且额外地围绕电导体的侧面被包封，所述电导体的侧面与面对铁磁芯的电导体的侧面相对。

16.权利要求15所述的灯，其中导电材料的被包封的部分处于沿着功率耦合器轴向延伸的屏蔽导电材料的条的形式。

17.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料是导电材料的片。

18.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料是导电材料的网格。

19.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料是薄的电导体。

20.权利要求19所述的灯，其中所述薄的电导体是导线。

21.权利要求19所述的灯，其中所述薄的电导体是导电材料的条。

22.权利要求11所述的灯，其中所述导电材料被接地到电子镇流器中的RF地。

23.权利要求1所述的灯，其中基座是E26 Edison螺丝基座。

24.权利要求1所述的灯，其中所述感应RF荧光灯近似A19白炽灯泡的形状和尺寸。

25.权利要求1所述的灯，其中所述球形玻璃状部分形成直径60.3毫米加上或减去3毫米的部分球体。

26.权利要求25所述的灯，其中所述渐细部分具有颈部，所述颈部带有45毫米加上或减去3毫米的最大直径。

27.权利要求1所述的灯，其中所述球形玻璃状部分形成直径60.3毫米加上或减去2毫米的部分球体。

28.权利要求27所述的灯，其中所述渐细部分具有颈部，所述颈部带有45毫米加上或减去2毫米的最大直径。

29.权利要求1所述的灯，其中所述球形玻璃状部分形成直径60.3毫米加上或减去1毫米的部分球体。

30.权利要求29所述的灯，其中所述渐细部分具有颈部，所述颈部带有45毫米加上或减去1毫米的最大直径。

31.权利要求1所述的灯，其中所述渐细部分具有渐细到E26 Edison螺丝基座中的凹面颈部。

32.权利要求1所述的灯，进一步包括调暗设备，所述调暗设备使感应RF荧光灯能够从外部控制调暗装置可调暗。

33.权利要求32所述的灯，其中所述外部控制调暗装置是外部TRIAC调暗装置。

34.权利要求32所述的灯，其中所述调暗设备采用突发模式调暗以实施感应RF荧光灯的调暗，其中突发模式调暗周期地中断到功率耦合器的高频电压和电流以减少正被递送到功率耦合器的功率。

35.权利要求32所述的灯，其中所述调暗设备采用频率模式调暗以实施感应RF荧光灯的调暗，其中响应于来自外部调暗控制装置的输入，频率模式调暗调节感应灯的操作频率远离用于操作电子镇流器的最佳操作频率。

36.权利要求32所述的灯，其中所述调暗设备采用幅度模式调暗以实施感应RF荧光灯的调暗，其中响应于来自外部调暗控制装置的输入，幅度模式调暗调节与正被递送到功率耦合器的功率相关联的电压的幅度。