本發(fā)明總體涉及應(yīng)急照明系統(tǒng)。更具體地，本文中所公開的各種發(fā)明方法和裝置涉及具有用于對(duì)于可以用于對(duì)備用電源充電的多個(gè)不同輸入電壓中的任何一個(gè)而加熱應(yīng)急照明系統(tǒng)的備用電源(例如電池)的功率的自動(dòng)均衡的應(yīng)急照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

應(yīng)急照明幾十年來已經(jīng)用于例如向用于對(duì)離開建筑或設(shè)施的出口路徑照明的一個(gè)或多個(gè)光源提供功率。工業(yè)、商業(yè)以及公共機(jī)構(gòu)建筑中需要應(yīng)急照明作為安全裝備的一部分。應(yīng)急照明依賴向光源供電的有限備用電源(例如電池)。這里，“電池”被理解為包含被連接在一起以起一個(gè)備用電源的作用的多個(gè)獨(dú)立的電池單元。應(yīng)急照明系統(tǒng)(有時(shí)稱為“應(yīng)急鎮(zhèn)流器”)被設(shè)計(jì)為僅僅在AC功率故障的時(shí)段期間、在應(yīng)急照明系統(tǒng)被稱為處于“應(yīng)急模式”(EM)時(shí)給光源供能，并且可以與傳統(tǒng)照明單元(有時(shí)稱為“AC鎮(zhèn)流器”)組合。應(yīng)急照明系統(tǒng)可以感測AC功率的不存在，且在AC功率故障的有限時(shí)段期間使用備用電源和專用電子電路給光源供能。在美國，要求的應(yīng)急照明時(shí)段為至少90分鐘，而在歐洲，例如，要求的應(yīng)急照明時(shí)段為180分鐘，如由生命安全規(guī)范(例如NFPA-101的章節(jié)7.9.2和NEC700.12)針對(duì)電池供電的應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)置的，在要求的應(yīng)急照明時(shí)段期間，應(yīng)急照明水平不應(yīng)降至低于初始水平的60％。

近來，發(fā)光二極管(LED)作為用于所占用空間的主光源在市場上已經(jīng)變得更加突出。LED提供傳統(tǒng)熒光、HID和白熾燈的可行另選方案。LED的功能優(yōu)點(diǎn)和益處包括高能量轉(zhuǎn)換和光學(xué)效率、耐久性、更低的操作成本以及許多其他優(yōu)點(diǎn)和益處。LED技術(shù)的最新進(jìn)展已經(jīng)提供在許多應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)各種照明效果的高效且魯棒的全光譜照明源。這些優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致將LED引入到種類廣泛的應(yīng)用和場境中。具體地，LED光源現(xiàn)在被開發(fā)用于在應(yīng)急照明系統(tǒng)中使用。

為了能夠在EM放電期間提供必要量的能量，電池通常被充電達(dá)至少24h的時(shí)間段，在該時(shí)間段期間，電池應(yīng)以最佳速率接受電荷，不管應(yīng)急照明系統(tǒng)經(jīng)受什么溫度(指定范圍內(nèi))。特別是對(duì)于被設(shè)計(jì)為在低于0℃的環(huán)境溫度下操作的應(yīng)急照明系統(tǒng)(例如未加熱車庫、樓梯外部等)，可以提供使電池變暖的手段——通常僅在充電階段期間是必要的。由此，應(yīng)急照明系統(tǒng)的正常0℃低端環(huán)境溫度極限可以在不將電池暴露到由于氫氣體的潛在累積而產(chǎn)生的爆炸威脅的情況下擴(kuò)展到-20℃或更低——周知對(duì)于通常使用的鎳鎘(NiCd)可再充電電池，如果在電池被冰凍時(shí)試圖完全充電，則爆炸發(fā)生。

此外，期望能夠?qū)⑻囟☉?yīng)急照明系統(tǒng)安裝在各種位置中，并且期望能夠?qū)⑻囟☉?yīng)急照明系統(tǒng)連接到各種不同的常遇見的標(biāo)稱AC電壓(例如120VAC、230VAC、277VAC等)。然而，因?yàn)榧訜崞飨牡墓β孰S著電壓的平方而變化，所以適應(yīng)這種廣范圍的可能輸入電壓可能對(duì)于電池加熱器提出問題。如果加熱器被設(shè)計(jì)為以最低預(yù)期輸入電壓向電池提供足夠的加熱能量，那么當(dāng)加熱器接收高得多的輸入電壓時(shí)，功耗可能過多，并且可能使得加熱器變得太熱，在這種情況下，加熱器可能引起對(duì)周圍材料的不可逆損壞和/或可能需要關(guān)閉。相反，如果加熱器被設(shè)計(jì)為安全操作且在最高預(yù)期輸入電壓時(shí)不過熱，那么當(dāng)加熱器接收低得多的輸入電壓時(shí)，熱量消耗的量可能不足以充分且高效地加熱電池。

由此，本領(lǐng)域需要提供應(yīng)急照明系統(tǒng)，具體地需要LED應(yīng)急照明，其中，LED燈連接到能夠在AC功率故障的情況下給LED燈負(fù)載供能的DC電流源(可能為DC與添加到它的振幅小得多的AC分量的組合)。具體地，需要提供用于確保備用電源(例如電池——通常駐留于應(yīng)急照明系統(tǒng)內(nèi)部)不僅在充電期間(即，在應(yīng)急照明系統(tǒng)由AC功率供電的時(shí)間期間)被維持在安全且有效的操作溫度而且對(duì)于不同的常遇見的標(biāo)稱操作電壓(例如美國的120VAC和277VAC、歐洲的230VAC等)自動(dòng)均衡電池加熱功率的解決方案。此外，將期望提供不僅可以確保電池不管在特定應(yīng)急照明系統(tǒng)安裝位置是什么標(biāo)稱AC電壓也最佳地接受電荷、而且可以消除對(duì)用于給電池加熱器供電的附加外部接線的需要的這樣的解決方案。還將期望提供在不需要翻轉(zhuǎn)或設(shè)置輸入電壓選擇開關(guān)以匹配標(biāo)稱操作電壓和/或根據(jù)標(biāo)稱操作電壓將充電電源連接到一個(gè)或多個(gè)不同輸入端子的情況下允許相同應(yīng)急照明系統(tǒng)連接到具有多個(gè)不同標(biāo)稱操作電壓中的任何一個(gè)的充電電源(例如AC市電)的這樣的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開涉及用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的發(fā)明方法和裝置。例如，本公開描述了具有用于對(duì)于可以用于對(duì)備用電源充電的多個(gè)不同輸入電壓而加熱應(yīng)急照明系統(tǒng)的備用電源(例如電池)的功率的自動(dòng)均衡的應(yīng)急照明系統(tǒng)的實(shí)施例。

大體上，在一個(gè)方面中，裝置包括：第一和第二輸入端子，該第一和第二輸入端子被配置為連接到用于對(duì)應(yīng)急照明系統(tǒng)的備用電源充電的充電電源，并跨第一和第二輸入端子從充電電源接收輸入電壓，輸入電壓對(duì)應(yīng)于用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的、充電電源的所施加標(biāo)稱操作電壓；電壓電平檢測器，該電壓電平檢測器被配置為響應(yīng)于所接收的輸入電壓而產(chǎn)生指示輸入電壓對(duì)應(yīng)的充電電源的所施加標(biāo)稱操作電壓的輸入電壓電平信號(hào)；溫度檢測器，該溫度檢測器被配置為確定備用電源附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值，并且產(chǎn)生指示溫度是否超過備用電源溫度閾值的溫度信號(hào)；以及加熱器，該加熱器包括多個(gè)加熱元件，該多個(gè)加熱元件被配置為被選擇性地啟動(dòng)，以加熱備用電源，其中，溫度信號(hào)確定是否啟動(dòng)加熱器，并且當(dāng)啟動(dòng)加熱器時(shí)，輸入電壓電平信號(hào)確定啟動(dòng)加熱元件中的哪個(gè)(哪些)。

在一些實(shí)施例中，裝置還包括開關(guān)電路，其中，開關(guān)電路被配置為在溫度未超過備用電源溫度閾值時(shí)啟動(dòng)加熱器。

在這些實(shí)施例的一些變體中，加熱器具有輸出端子和多個(gè)電壓輸入，其中，開關(guān)電路還被配置為在溫度未超過備用電源溫度閾值時(shí)，響應(yīng)于輸入電壓電平信號(hào)將第一輸入端子選擇性地連接到多個(gè)電壓輸入中所選的一個(gè)。

在這些實(shí)施例的一些變體中，開關(guān)電路包括一個(gè)或多個(gè)繼電器，該一個(gè)或多個(gè)繼電器被配置為在溫度未超過備用電源溫度閾值時(shí)啟動(dòng)加熱器，并且還被配置為在溫度未超過備用電源溫度閾值時(shí)響應(yīng)于輸入電壓電平信號(hào)將第一輸入端子連接到所選的電壓輸入。

在這些實(shí)施例的一些變體中，裝置還包括邏輯電路，該邏輯電路被配置為接收輸入電壓電平信號(hào)和溫度信號(hào)，并響應(yīng)于此而輸出用于控制一個(gè)或多個(gè)繼電器的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)。

在這些實(shí)施例的一些變體中，加熱器具有輸出端子和多個(gè)電壓輸入，其中，加熱元件中的至少第一加熱元件串聯(lián)連接在第一電壓輸入與第二電壓輸入之間，并且加熱元件中的至少第二加熱元件串聯(lián)連接在第二電壓輸入與輸出端子之間，其中，輸出端子連接到第二輸入端子，并且其中，開關(guān)設(shè)備被配置為將第一輸入端子選擇性地連接到多個(gè)電壓輸入中的一個(gè)。

在這些實(shí)施例的一些變體中，當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為多個(gè)標(biāo)稱電壓中的第一標(biāo)稱電壓時(shí)，那么開關(guān)電路跨加熱器的第一和第二加熱元件的串聯(lián)組合施加輸入電壓，并且當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為多個(gè)標(biāo)稱電壓中的第二標(biāo)稱電壓時(shí)，那么開關(guān)電路跨第二加熱元件施加輸入電壓且旁路第一加熱元件。

在這些實(shí)施例的一些變體中，第一標(biāo)稱操作電壓為277VAC，并且第二標(biāo)稱操作電壓為120VAC，其中，當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加標(biāo)稱操作電壓為277VAC時(shí)，加熱器被配置為以第一功率水平消耗能量，并且其中，當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為120VAC時(shí)，加熱器被配置為以第二功率水平消耗能量，其中，第一功率水平與第二功率水平近似相同。

在這些實(shí)施例的一些變體中，當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加標(biāo)稱操作電壓為多個(gè)標(biāo)稱電壓中的第一標(biāo)稱電壓時(shí)，那么開關(guān)電路跨加熱器的第一、第二以及第三加熱元件的串聯(lián)組合施加輸入電壓，當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為多個(gè)標(biāo)稱電壓中的第二標(biāo)稱電壓時(shí)，那么開關(guān)電路跨第二和第三加熱元件的串聯(lián)組合施加輸入電壓并旁路第一加熱元件，并且當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為多個(gè)標(biāo)稱電壓中的第三標(biāo)稱電壓時(shí)，那么開關(guān)電路跨第三加熱元件施加輸入電壓并旁路第一和第二加熱元件。

在這些實(shí)施例的一些變體中，第一標(biāo)稱操作電壓為277VAC，第二標(biāo)稱操作電壓為230VAC，并且第三標(biāo)稱操作電壓為120VAC。

在一些實(shí)施例中，多個(gè)標(biāo)稱操作電壓至少包括120VAC和277VAC。

在一些實(shí)施例中，多個(gè)標(biāo)稱操作電壓至少包括120VAC、230VAC以及277VAC。

在這些實(shí)施例的一些變體中，當(dāng)啟動(dòng)加熱器且輸入電壓為305VAC時(shí)，加熱器被配置為以第一功率水平消耗能量，并且其中，當(dāng)啟動(dòng)加熱器且輸入電壓為102VAC時(shí)，加熱器被配置為以第二功率水平消耗能量，其中，對(duì)于標(biāo)稱加熱器組件值，第一功率水平小于第二功率水平的兩倍。

在一些實(shí)施例中，加熱器還包括熱保護(hù)器，該熱保護(hù)器被配置為在熱保護(hù)器附近的溫度超過加熱器溫度閾值時(shí)禁用對(duì)備用電源的加熱。

在一些實(shí)施例中，溫度檢測器被配置為改變備用電源溫度閾值，以提供用于溫度信號(hào)的滯后。

在另一個(gè)方面中，方法包括：跨第一和第二輸入端子從用于對(duì)應(yīng)急照明系統(tǒng)的備用電源充電的充電電源接收輸入電壓，輸入電壓對(duì)應(yīng)于用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的、充電電源的所施加標(biāo)稱操作電壓；確定備用電源附近的溫度是否超過閾值；產(chǎn)生指示溫度是否超過閾值的溫度信號(hào)；響應(yīng)于溫度信號(hào)，選擇性地啟動(dòng)和停用包括多個(gè)加熱元件的加熱器；以及當(dāng)啟動(dòng)加熱器時(shí)，產(chǎn)生指示輸入電壓對(duì)應(yīng)的、充電電源的所施加標(biāo)稱操作電壓的輸入電壓電平信號(hào)，以及響應(yīng)于輸入電壓信號(hào)選擇加熱元件中的一個(gè)或多個(gè)來啟動(dòng)，以加熱備用電源。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)溫度未超過閾值時(shí)，不啟動(dòng)加熱元件中的任一個(gè)。

在一些實(shí)施例中，加熱器具有輸出端子和多個(gè)電壓輸入，方法還包括：響應(yīng)于輸入電壓電平信號(hào)將第一輸入端子選擇性地連接到多個(gè)電壓輸入中所選的一個(gè)。

在一些實(shí)施例中，方法還包括：當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為多個(gè)標(biāo)稱電壓中的第一標(biāo)稱電壓時(shí)，跨加熱器的第一和第二加熱元件的串聯(lián)組合施加輸入電壓，并且當(dāng)啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為多個(gè)標(biāo)稱電壓中的第二標(biāo)稱電壓時(shí)，跨第二加熱元件施加輸入電壓且旁路第一加熱元件。

在這些實(shí)施例的一些變體中，第一標(biāo)稱操作電壓為277VAC，并且第二標(biāo)稱操作電壓為120VAC，并且方法還包括：在啟動(dòng)加熱器且所施加標(biāo)稱操作電壓為277VAC時(shí)，加熱器以第一功率水平消耗能量；以及在啟動(dòng)加熱器且所施加的標(biāo)稱操作電壓為120VAC時(shí)，加熱器以第二功率水平消耗能量，其中，第一功率水平與第二功率水平近似相同。

如本文中為了本公開的目的使用的，術(shù)語“LED”應(yīng)被理解為包括任何電致發(fā)光二極管或能夠響應(yīng)于電信號(hào)產(chǎn)生輻射的其它類型的基于載流子注入/結(jié)的系統(tǒng)。由此，術(shù)語LED包括但不限于響應(yīng)于電流發(fā)光的各種基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、發(fā)光聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、電致發(fā)光條等。具體地，術(shù)語LED指代可以被配置為產(chǎn)生紅外光譜、紫外光譜以及可見光譜(通常包括從近似400納米至近似700納米的輻射波長)的各種部分中的一個(gè)或多個(gè)中的輻射的所有類型的發(fā)光二極管(包括半導(dǎo)體和有機(jī)發(fā)光二極管)。LED的一些示例包括但不限于各種類型的紅外LED、紫外LED、紅色LED、藍(lán)色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀色LED、橙色LED以及白色LED(下面進(jìn)一步討論)。還應(yīng)理解，LED可以被配置和/或控制為產(chǎn)生具有對(duì)于給定光譜的各種帶寬(例如半高全寬或FWHM)(例如窄帶寬、寬帶寬)以及給定一般顏色分類內(nèi)的各種主波長的輻射。

例如，被配置為產(chǎn)生本質(zhì)上白光的LED(例如白色LED)的一個(gè)實(shí)施方式可以包括分別發(fā)出組合時(shí)混合形成本質(zhì)上白光的不同電致發(fā)光譜的若干裸片。在另一個(gè)實(shí)施方式中，白光LED可以與將具有第一光譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換成不同第二光譜的磷光體材料關(guān)聯(lián)。在該實(shí)施方式的一個(gè)示例中，具有相對(duì)短波長和窄帶寬光譜的電致發(fā)光“泵激”磷光體材料，磷光體材料轉(zhuǎn)而輻射具有稍微更寬光譜的更長波長輻射。

還應(yīng)理解，術(shù)語LED不限制LED的物理和/或電封裝類型。例如，如上面討論的，LED可以指代具有被配置為分別發(fā)出不同輻射光譜(例如該輻射可以或不可以獨(dú)立可控)的多個(gè)裸片的單個(gè)發(fā)光設(shè)備。而且，LED可以與被認(rèn)為是LED(例如一些類型的白色LED)的集成部分的磷光體關(guān)聯(lián)。通常，術(shù)語LED可以指代封裝LED、未封裝LED、表面安裝的LED、板上芯片LED、T封裝安裝LED、徑向封裝LED、功率封裝LED、包括某一類型的外殼和/或光學(xué)元件(例如漫射透鏡)的LED等。

術(shù)語“光源”應(yīng)被理解為指代各種輻射源中的任何一個(gè)或多個(gè)，包括但不限于基于LED的源(包括如上定義的一個(gè)或多個(gè)LED)、白熱源(例如燈絲燈、鹵素?zé)?、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如鈉蒸汽燈、汞蒸汽燈以及金屬鹵化物燈)、激光器、其它類型的電致發(fā)光源、火致發(fā)光源(例如火焰)、蠟燭發(fā)光源(例如氣罩、碳弧輻射源)、光致發(fā)光源(例如氣體放電源)、使用電子飽和的陰極發(fā)光源、流電發(fā)光源、晶體發(fā)光源、顯像管發(fā)光源、熱致發(fā)光源、摩擦發(fā)光源、聲致發(fā)光源、輻射發(fā)光源以及發(fā)光聚合物。

給定光源可以被配置為產(chǎn)生可見光譜內(nèi)、可見光譜外部或兩者組合的電磁輻射。因此，術(shù)語“光”和“輻射”在本文中可互換地使用。另外，光源可以包括作為集成組件的一個(gè)或多個(gè)過濾器(例如濾色器)、透鏡或其他光學(xué)組件。而且，應(yīng)理解，可以針對(duì)各種應(yīng)用(包括但不限于指示、顯示和/或照明)來配置光源?！罢彰髟础睘楸惶貏e配置為產(chǎn)生具有有效照明內(nèi)部或外部空間的足夠強(qiáng)度的輻射的光源。在該上下文中，“足夠強(qiáng)度”指代在空間或環(huán)境(單位“流明”在輻射功率或“光通量”方面通常用于表示沿所有方向來自光源的總光輸出)中產(chǎn)生以提供環(huán)境照明(即，可以間接感知且例如可以在被整體或部分感知之前從各種中間表面中的一個(gè)或多個(gè)被反射的光)的可見光譜中的足夠輻射功率。

術(shù)語“光譜”應(yīng)被理解為指代由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的任何一個(gè)或多個(gè)輻射頻率(或波長)。因此，術(shù)語“光譜”不僅指代可見范圍內(nèi)的頻率(或波長)，還指代紅外、紫外以及整個(gè)電磁光譜的其他區(qū)域中的頻率(或波長)。再次，給定光譜可以具有相對(duì)窄的帶寬(例如本質(zhì)上具有很少頻率或波長分量的FWHM)或相對(duì)寬的帶寬(具有各種相對(duì)強(qiáng)度的若干頻率或波長分量)。還應(yīng)理解，給定光譜可以為混合兩個(gè)或更多個(gè)其他光譜(例如混合分別從多個(gè)光源發(fā)出的輻射)的結(jié)果。

為了本公開的目的，術(shù)語“顏色”可與術(shù)語“光譜”互換地使用。然而，術(shù)語“顏色”通常用于主要指代可由觀察者感知的輻射的性質(zhì)(但該使用不旨在限制該術(shù)語的范圍)。因此，術(shù)語“不同顏色”暗中指代具有不同波長分量和/或帶寬的多個(gè)光譜。還應(yīng)理解，術(shù)語“顏色”可以結(jié)合白光和非白光兩者來使用。

術(shù)語“照明器材”在本文中用于指代特定外形規(guī)格、組裝或封裝的一個(gè)或多個(gè)照明單元的實(shí)施方式或布置。術(shù)語“照明單元”在本文中用于指代包括相同或不同類型的一個(gè)或多個(gè)光源的裝置。給定照明單元可以具有各種用于光源的安裝設(shè)置、包圍件/外殼設(shè)置和形狀、和/或電和機(jī)械連接配置中的任何一種。另外，給定照明單元可選地可以關(guān)聯(lián)有(例如包括、耦合到和/或與其一起封裝)與光源的操作有關(guān)的各種其它組件(例如控制電路)?！盎贚ED的照明單元”指代包括單獨(dú)或與其他非基于LED的光源組合的如上面所討論的一個(gè)或多個(gè)基于LED的光源的照明單元?！岸嗤ǖ馈闭彰鲉卧复ū慌渲脼榉謩e產(chǎn)生不同輻射光譜的至少兩個(gè)光源的基于LED或非基于LED的照明單元，其中，每個(gè)不同源光譜可以稱為多通道照明單元的“通道”。

應(yīng)理解，下面更詳細(xì)討論的前述概念和另外概念的全部組合(假如這樣的概念不互相不一致)被設(shè)想為本文中所公開的發(fā)明主題的一部分。具體地，出現(xiàn)在本公開結(jié)尾處的所要求保護(hù)主題的全部組合被設(shè)想為本文中所公開的發(fā)明主題的一部分。還應(yīng)理解，還可以出現(xiàn)在通過引用并入的任何公開內(nèi)容中的、本文中明確采用的術(shù)語應(yīng)被賦予與本文中所公開的特定概念最一致的含義。

附圖說明

在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常貫穿不同視圖指代相同的部分。而且，附圖不必是按比例，代之重點(diǎn)通常置于圖示本發(fā)明的原理。

圖1圖示了應(yīng)急照明系統(tǒng)的一部分的第一實(shí)施例的功能框圖。

圖2圖示了應(yīng)急照明系統(tǒng)的一部分的開關(guān)電路的示例實(shí)施例。

圖3圖示了用于其輸入AC電壓為120VAC或277VAC的應(yīng)急照明系統(tǒng)的電壓電平檢測器、溫度檢測器、開關(guān)電路以及加熱器的設(shè)置的示例實(shí)施例。

圖4圖示了用于其輸入AC電壓為120VAC或277VAC的應(yīng)急照明系統(tǒng)的加熱器的示例實(shí)施例。

圖5圖示了應(yīng)急照明系統(tǒng)的一部分的第二實(shí)施例的功能框圖。

圖6圖示了應(yīng)急照明系統(tǒng)的一部分的第三實(shí)施例的功能框圖。

圖7圖示了用于其輸入AC電壓為120VAC、230VAC或277VAC之一的應(yīng)急照明系統(tǒng)的電壓電平檢測器、溫度檢測器、開關(guān)電路以及加熱器的設(shè)置的另一個(gè)示例實(shí)施例。

圖8圖示了對(duì)用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的備用電源充電的方法的示例實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

通常，應(yīng)急照明系統(tǒng)連接到用于對(duì)備用電源充電的充電電源，應(yīng)急照明系統(tǒng)在其被啟動(dòng)以提供照明時(shí)采用備用電源。加熱器通常用于在備用電源的充電周期期間加熱備用電源，以防止損壞或甚至爆炸。根據(jù)特定安裝，充電電源可以輸出多個(gè)標(biāo)稱操作電壓(例如120VAC、230VAC、277VAC等)中的任何一個(gè)。然而，如果不采取其他措施，充電電源的電壓電平跨可能的標(biāo)稱操作電壓的范圍的大的變化意味著由加熱器消耗的功率量的甚至更大且不期望的大變化。

更一般地說，申請(qǐng)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到且理解，提供可以在不需要特別措施(諸如設(shè)置輸入電壓選擇器開關(guān)和/或根據(jù)其標(biāo)稱操作電壓將充電電源連接到不同輸入端子等)的情況下，使自己自動(dòng)適于用可以施加于其輸入端子的多個(gè)可能標(biāo)稱操作電壓中的任何一個(gè)來操作其加熱器的應(yīng)急照明系統(tǒng)，將是有益的，并且本領(lǐng)域需要。

鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明的各種實(shí)施例和實(shí)施方式涉及用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的方法和設(shè)備，該應(yīng)急照明系統(tǒng)具有用于針對(duì)可以用于對(duì)備用電源充電的多個(gè)不同輸入電壓中的任何一個(gè)而加熱應(yīng)急照明系統(tǒng)的備用電源(例如電池)的功率的自動(dòng)均衡。

圖1圖示了應(yīng)急照明系統(tǒng)100的一部分的第一實(shí)施例的功能框圖。通常，應(yīng)急照明系統(tǒng)100包括圖1中未圖示的許多其他組件，這些組件可以包括一個(gè)或多個(gè)照明器材和/或照明單元，一個(gè)或多個(gè)照明器材和/或照明單元在一些實(shí)施例中可以包括一個(gè)或多個(gè)LED光源以及一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的AC照明驅(qū)動(dòng)器或鎮(zhèn)流器。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)LED光源可以被配置為發(fā)出用于照明特定區(qū)域的大致白光或具有任何其他期望顏色的光。具體地，應(yīng)急照明系統(tǒng)100可以被配置為在失去AC市電功率的情況下以指定強(qiáng)度水平提供特定區(qū)域的照明達(dá)特定時(shí)間段。

應(yīng)急照明系統(tǒng)100包括第一輸入端子10和第二輸入端子12。應(yīng)急照明系統(tǒng)100還包括AC整流器110、充電器轉(zhuǎn)換器120、備用電源(例如電池130)、AC電壓電平檢測器140、溫度水平/閾值檢測器150、邏輯電路(例如邏輯組合器電路)160、開關(guān)電路170以及加熱器180。雖然備用電源將通常為電池130，且將在以下描述中這樣描述，但設(shè)想可以使用另一個(gè)可再充電的備用電源(諸如電容器組或可能尚未開發(fā)的其它技術(shù))可以是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解下面描述的實(shí)施例的操作原理通?？梢匀绾螒?yīng)用于這種備用電源。

應(yīng)急照明系統(tǒng)100被配置為從充電電源(例如AC市電)(未示出)接收跨第一輸入端子10和第二輸入端子12施加的輸入電壓5。輸入電壓5對(duì)應(yīng)于應(yīng)急照明系統(tǒng)100操作可以使用的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的充電電源的所施加標(biāo)稱操作電壓。

這里，“標(biāo)稱操作電壓”指代可以從充電電源提供以供給用于對(duì)電池130進(jìn)行充電的功率的標(biāo)準(zhǔn)電壓電平。術(shù)語認(rèn)識(shí)到，來自這種充電電源的實(shí)際電壓電平可能在任何給定時(shí)間或地點(diǎn)從標(biāo)稱或標(biāo)準(zhǔn)值變化幾個(gè)百分點(diǎn)。例如，當(dāng)充電電源為AC市電時(shí)，那么所施加的標(biāo)稱操作電壓可以為可以被供給為AC市電且應(yīng)急照明系統(tǒng)100操作可以使用的多個(gè)可能標(biāo)稱操作電壓中的任何一個(gè)。更具體地，在各個(gè)國家且對(duì)于各種安裝，AC市電可以具有多個(gè)可能標(biāo)稱操作電壓(諸如120VAC、230VAC、277VAC、400VAC等)中的任何一個(gè)。然而，如上面指出的，理解的是，任何給定時(shí)間或地點(diǎn)的實(shí)際電壓來自標(biāo)稱或標(biāo)準(zhǔn)值。例如，在120VAC的標(biāo)稱操作電壓的情況下，任何給定地點(diǎn)或時(shí)間的實(shí)際電壓可以在102VAC(120V-15％)和132VAC(120+10％)之間變化，或者甚至在一些稀有情況下在更寬的范圍內(nèi)變化。然而，每個(gè)實(shí)際電壓在本文中將被稱為120VAC的標(biāo)稱操作電壓。此外，如本文中所用的120VAC的標(biāo)稱操作電壓還包含指定AC市電電壓為110VAC、115VAC或127VAC的地區(qū)和國家。同樣，如本文中所用的230VAC的標(biāo)稱操作電壓還包含指定AC市電電壓為220VAC或240VAC的地區(qū)和國家。

應(yīng)急照明系統(tǒng)100被配置為用多個(gè)標(biāo)稱操作電壓(具體為120VAC和277VAC)來操作。然而，應(yīng)理解，在其他實(shí)施例中，應(yīng)急照明系統(tǒng)可以被配置為用不同的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓來操作。例如，下面將描述被配置為用其可以為三個(gè)可能的標(biāo)稱操作電壓(120VAC、230VAC以及277VAC)中的任何一個(gè)的所施加的標(biāo)稱操作電壓來操作的實(shí)施例。通常，在各種實(shí)施例中，應(yīng)急照明系統(tǒng)被配置為針對(duì)其操作的標(biāo)稱操作電壓的數(shù)量可以為二個(gè)、三個(gè)或多于三個(gè)，并且標(biāo)稱操作電壓可以為任何方便的標(biāo)稱操作電壓(諸如上面列出的那些標(biāo)稱操作電壓)。

在操作中，AC整流器110和充電器轉(zhuǎn)換器120操作為取得從充電電源(例如AC市電)經(jīng)由輸入電壓5接收的能量，并且將能量轉(zhuǎn)換成用于對(duì)電池130充電的期望電壓和電流。AC整流器110和充電器轉(zhuǎn)換器120可以用各種已知電路來實(shí)施，并且將省略它們的構(gòu)造和操作的另外細(xì)節(jié)。

同時(shí)，如上所述，當(dāng)其環(huán)境溫度太低(例如負(fù)℃)時(shí)，充電電池130可能例如由于氫氣體的潛在累積而將電池隔間暴露于損壞或甚至爆炸的威脅，周知對(duì)于通常使用的NiCd可再充電電池，如果在電池130被冷凍時(shí)試圖進(jìn)行這種充電，則這種情況會(huì)發(fā)生。因此，如果不采取其他準(zhǔn)備，則應(yīng)急照明系統(tǒng)100可以在室外照明系統(tǒng)中操作的低端環(huán)境溫度可能被限于不期望的高溫(例如0℃)。這可能防止應(yīng)急照明系統(tǒng)100被部署在將另外期望安裝應(yīng)急照明系統(tǒng)100的各種位置(例如未加熱車庫、外部樓梯等)中。

因此，應(yīng)急照明系統(tǒng)100包括加熱器180，該加熱器180被配置為在充電階段期間將電池130加熱至高于環(huán)境溫度，從而在不將電池單元和/或隔間暴露到爆炸或其他損害的威脅的情況下，將應(yīng)急照明系統(tǒng)100可以操作的低端環(huán)境溫度擴(kuò)展，例如擴(kuò)展到-20℃或更低。雖然為了提高圖示清晰的目的在圖1的功能框圖中未示出，但通常加熱器180被定位為密切靠近電池130或緊鄰電池130，以便在啟動(dòng)加熱器180時(shí)加熱電池130。

在圖1所示的實(shí)施例中，加熱器180包括第一加熱元件182、第二加熱元件184以及熱保護(hù)器186。在各種其他實(shí)施例中，加熱元件的數(shù)量可以多于兩個(gè)。在一些實(shí)施例中，加熱元件的數(shù)量可以取決于應(yīng)急照明系統(tǒng)100被設(shè)計(jì)為操作所用的標(biāo)稱操作電壓的數(shù)量。如下面將參照?qǐng)D3和圖5更詳細(xì)描述的，加熱器180具有多個(gè)電壓輸入和輸出端子，其中，加熱元件中的至少第一個(gè)(例如第一加熱元件182)連接在第一電壓輸入與第二電壓輸入之間，并且加熱元件中的至少第二個(gè)(例如第二加熱元件184)連接在第二電壓輸入與輸出端子之間。此外，加熱器180的輸出端子連接到應(yīng)急照明系統(tǒng)100的第二輸入端子12(中性)。如下面將更詳細(xì)說明的，開關(guān)電路170被配置為將應(yīng)急照明裝置100的第一輸入端子10選擇性地連接到加熱器180的多個(gè)電壓輸入中的一個(gè)，以便形成用于電流從充電電源流過加熱器180的一個(gè)或多個(gè)加熱元件中的所選組的閉合電路路徑，從而消耗熱能，以加熱電池130。

這里，理解的是，第一加熱元件182和第二加熱元件184中的每一個(gè)可以包括電阻加熱元件。此外，如下面參照?qǐng)D4更詳細(xì)描述的，第一加熱元件182和第二加熱元件184可以各包括多個(gè)電阻器。就考慮它們的物理位置而言，電阻器應(yīng)被定位為靠近電池130盡可能均勻的間隔，使得由電阻器消耗的熱量提供電池130的均勻升溫。

加熱器180還包括熱保護(hù)器186，該熱保護(hù)器186被配置為在加熱器180(例如由于開關(guān)電路170有缺陷的電子控制而)變得太熱的情況下停用加熱器。在一些實(shí)施例中，熱保護(hù)器186被置為靠近或鄰近第一加熱元件182和第二加熱元件184中的一個(gè)或多個(gè)，并且在熱保護(hù)器186附近的溫度超過指定溫度閾值(例如70℃)的情況下自動(dòng)“打開”，以保證加熱器180中的電阻器不超過它們可能開始對(duì)于上面安裝電阻器的電路板或周圍絕緣材料造成火災(zāi)危險(xiǎn)的溫度(例如100℃)。只要熱保護(hù)器186附近的溫度低于閾值溫度，那么熱保護(hù)器186對(duì)流過熱保護(hù)器186的電流呈現(xiàn)低阻抗。設(shè)想在一些實(shí)施例中，可以省略熱保護(hù)器186，并且由用于防止加熱器180過熱的其他設(shè)置來替換熱保護(hù)器186。

如下面將詳細(xì)說明的，AC電壓電平檢測器140、溫度水平/閾值檢測器150、邏輯電路160以及開關(guān)電路170一起操作，以使加熱器180自動(dòng)適于用施加于第一輸入端子10和第二輸入端子12的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的任何一個(gè)來操作。例如，在圖1中所圖示的特定示例中，AC電壓電平檢測器140、溫度水平/閾值檢測器150、邏輯電路160以及開關(guān)電路170一起操作，以使加熱器180自動(dòng)適于用120VAC或277VAC來操作，而不需要電壓開關(guān)或充電電源對(duì)于不同標(biāo)稱輸入電壓必須連接到的單獨(dú)端子等的形式的任何人為干涉。即，不管所施加標(biāo)稱操作電壓是120VAC還是277VAC，安裝相同——AC市電線路總是連接到第一輸入端子10和第二輸入端子12，并且AC電壓電平檢測器140、溫度水平/閾值檢測器150、邏輯電路160以及開關(guān)電路170確定什么時(shí)候和如何啟動(dòng)加熱器180進(jìn)行操作，而不管所施加的標(biāo)稱操作電壓。

再次，雖然圖1圖示了用于120VAC和277VAC的特定示例，但應(yīng)理解，在其他實(shí)施例中，AC電壓電平檢測器140、溫度水平/閾值檢測器150、邏輯電路160以及開關(guān)電路170可以使加熱器180適于由另外和/或不同的標(biāo)稱操作電壓來操作。

在操作中，AC電壓電平檢測器140產(chǎn)生并輸出指示輸入端子10和12連接到的充電電源的所施加標(biāo)稱操作電壓的輸入電壓電平信號(hào)145。更具體地，AC電壓電平檢測器140響應(yīng)于跨第一輸入端子10和第二輸入端子12施加的實(shí)際輸入電壓5，并且基于輸入電壓5，AC電壓電平檢測器140確定應(yīng)急照明源100被配置為操作所用的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的、輸入端子10和12連接到的充電電源的對(duì)應(yīng)所施加的標(biāo)稱操作電壓。此外，根據(jù)響應(yīng)于跨第一輸入端子10和第二輸入端子12施加的實(shí)際輸入電壓5確定的所施加標(biāo)稱操作電壓，AC電壓電平檢測器140產(chǎn)生并輸出輸入電壓電平信號(hào)145。

例如，當(dāng)實(shí)際輸入電壓5為116VAC時(shí)，AC電壓電平檢測器140可以確定對(duì)應(yīng)所施加的標(biāo)稱操作電壓為120VAC，并且可以產(chǎn)生并輸出指示所施加標(biāo)稱操作電壓為120VAC的輸入電壓電平信號(hào)145。另一方面，當(dāng)實(shí)際輸入電壓5為282VAC時(shí)，AC電壓電平檢測器140可以確定對(duì)應(yīng)所施加的標(biāo)稱操作電壓為277VAC，并且可以產(chǎn)生并輸出指示所施加標(biāo)稱操作電壓為277VAC的輸入電壓電平信號(hào)145。

在一些實(shí)施例中，輸入電壓電平信號(hào)145為其數(shù)字值指示所施加標(biāo)稱操作電壓的數(shù)字信號(hào)。例如，在其中僅存在應(yīng)急照明系統(tǒng)100被配置為操作所針對(duì)的兩個(gè)可能標(biāo)稱操作電壓的圖1所示的實(shí)施例中，那么輸入電壓電平信號(hào)145可以為一比特(二進(jìn)制)數(shù)字信號(hào)。例如，輸入電壓電平信號(hào)145在AC電壓電平檢測器140確定所施加標(biāo)稱操作電壓為277VAC時(shí)可以具有高電壓電平或以其他方式指示邏輯值“1”，并且在AC電壓電平檢測器140確定所施加標(biāo)稱操作電壓為120VAC時(shí)可以具有邏輯值“0”。在其中應(yīng)急照明系統(tǒng)被配置為用多于兩個(gè)可能標(biāo)稱操作電壓進(jìn)行操作的其他實(shí)施例中，那么輸入電壓電平信號(hào)145可以不為二進(jìn)制信號(hào)(例如三進(jìn)制)，或者可以為由兩比特或更多比特表示的二進(jìn)制信號(hào)。例如，在其中應(yīng)急照明系統(tǒng)被配置為用120VAC、230VAC或277VAC的標(biāo)稱操作電壓進(jìn)行操作的實(shí)施例中，那么輸入電壓電平信號(hào)145可以為三進(jìn)制信號(hào)或由兩個(gè)比特表示的二進(jìn)制信號(hào)。

在圖1所示的實(shí)施例中，AC電壓電平檢測器140在其輸入處接收作為AC整流器110的輸出電壓(其轉(zhuǎn)而依賴輸入電壓5)的檢測電壓，并且AC電壓電平檢測器140從AC整流器110的輸出電壓確定所施加的標(biāo)稱操作電壓。然而，如下面將參照?qǐng)D5和圖6描述的，在其他實(shí)施例中，AC電壓電平檢測器140在其輸入處接收響應(yīng)于輸入電壓5產(chǎn)生且其幅度隨輸入電壓5的幅度變化而變化的其他檢測電壓(正或負(fù))。

在一些實(shí)施例中，AC電壓電平檢測器140可以包括用于確定用于應(yīng)急照明系統(tǒng)100的可能標(biāo)稱操作電壓的預(yù)定義組中的所施加標(biāo)稱操作電壓的一個(gè)或多個(gè)閾值檢測器或比較器。例如，在一個(gè)簡單實(shí)施例中，AC電壓電平檢測器140可以包括單個(gè)閾值檢測器，該閾值檢測器具有設(shè)置在處于對(duì)于120VAC的標(biāo)稱輸入電壓將接收的檢測電壓和對(duì)于277VAC的標(biāo)稱輸入電壓將接收的檢測電壓之間的中間的電壓電平的閾值，并且可以產(chǎn)生其值取決于檢測電壓是大于還是小于閾值的輸入電壓電平信號(hào)145。在一個(gè)更復(fù)雜的實(shí)施例中，AC電壓電平檢測器140可以包括一個(gè)或多個(gè)閾值檢測器或比較器，每個(gè)閾值檢測器或比較器對(duì)應(yīng)于用于應(yīng)急照明系統(tǒng)100的可能標(biāo)稱操作電壓中的不同標(biāo)稱操作電壓，并且AC電壓電平檢測器140可以產(chǎn)生其值取決于這些比較器的輸出的某一邏輯組合的輸入電壓電平信號(hào)145。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，AC電壓電平檢測器140的各種不同實(shí)施例是可能的。

溫度水平/閾值檢測器150確定電池130附近的溫度是否超過預(yù)定電池溫度閾值，并且響應(yīng)于此產(chǎn)生指示溫度是否超過備用電源溫度閾值(例如電池附近溫度閾值)的溫度信號(hào)155。如下面將更詳細(xì)說明的，溫度信號(hào)155可以用于確定什么時(shí)候/是否啟動(dòng)加熱器180，以便加熱電池130。具體地，當(dāng)電池130(或電池130附近)的溫度小于閾值溫度時(shí)，那么啟用加熱器180，以在充電周期期間加熱電池130，以確保電池130處于用于充電的適當(dāng)溫度。另一方面，當(dāng)電池130(或電池130附近)的溫度大于閾值溫度時(shí)，那么禁用加熱器180。

有益地，溫度水平/閾值檢測器150滯后地操作，使得在電池130附近的溫度響應(yīng)于啟用和禁用加熱器180而升高和降低(圍繞單個(gè)閾值)時(shí)，溫度信號(hào)155不會(huì)來回切換或振蕩。更具體地，溫度水平/閾值檢測器150所采用的電池溫度閾值可以具有與其關(guān)聯(lián)的滯后值，使得在電池130的溫度在啟動(dòng)加熱器180之后升高時(shí)用于切換溫度信號(hào)155的電池溫度閾值不同于在電池130的溫度在停用加熱器180之后降低時(shí)用于切換溫度信號(hào)155的電池溫度閾值。例如，電池溫度閾值可以具有用于在加熱器180已經(jīng)被停用時(shí)切換溫度信號(hào)155以啟動(dòng)加熱器180的第一值(假設(shè)為10℃)，并且可以具有用于在加熱器180已經(jīng)被啟動(dòng)時(shí)切換溫度信號(hào)155以停用加熱器180的第二值(假設(shè)為15℃)。因此，所感測的電池130的溫度的小變化將不會(huì)引起溫度信號(hào)155的振蕩，從而防止加熱器180太頻繁地循環(huán)啟動(dòng)和關(guān)閉。

在一些實(shí)施例中，溫度信號(hào)155為其數(shù)字值指示電池130或電池130附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。例如，在溫度水平/閾值檢測器150確定電池130或電池130附近的溫度不超過備用電源溫度閾值時(shí)，溫度信號(hào)155可以具有高電壓電平或以其他方式指示邏輯值“1”(因此指示應(yīng)啟動(dòng)加熱器180)，并且在溫度水平/閾值檢測器150確定電池130或電池130附近的溫度超過備用電源溫度閾值時(shí)，溫度信號(hào)155可以具有邏輯值“0”(因此指示應(yīng)停用加熱器180)。再次，如上面說明的，理解的是，可以改變電池溫度閾值，以提供滯后。

在一些實(shí)施例中，溫度水平/閾值檢測器150包括處理器(例如微控制器單元——MCU)和被定位為非?？拷蜞徑姵?30的溫度傳感器，并且溫度傳感器能夠感測其可以與電池130的實(shí)際溫度相同或非常接近的電池130附近的溫度。在一些其他實(shí)施例中，MCU可以本身具有內(nèi)部溫度傳感器。MCU然后將所感測的溫度與電池溫度閾值(例如存儲(chǔ)在與MCU關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器中的電池溫度閾值)進(jìn)行比較，并且作為該比較的結(jié)果而生成溫度信號(hào)155。再次，如上面說明的，MCU可以將滯后值與電池溫度閾值關(guān)聯(lián)，以便防止溫度信號(hào)155的不期望的切換或振蕩。

在一些其他實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于溫度水平/閾值檢測器150的開關(guān)元件(例如開關(guān)電路170的一部分)可以為簡單的商業(yè)可得的恒溫器(諸如AIRPAX^TM系列6700恒溫器(例如AIRPAX^TM67L040))。然而，使用這種恒溫器的可能缺點(diǎn)可能是恒溫器可能經(jīng)歷非常高的開關(guān)頻率，并且這種設(shè)備的指定壽命周期規(guī)范(例如成千上萬個(gè)周期)可能不期望地限制應(yīng)急照明系統(tǒng)100的壽命(應(yīng)急照明系統(tǒng)100否則可以具有5年、7年或甚至更長的壽命)。上面描述的采用溫度傳感器和MCU比較的實(shí)施例可以克服該缺點(diǎn)。

邏輯電路160具有：第一輸入162，該第一輸入162被配置為從AC電壓電平檢測器140接收輸入電壓電平信號(hào)145；和第二輸入164，該第二輸入164被配置為從溫度水平/閾值檢測器150接收溫度信號(hào)155；并且響應(yīng)于此，邏輯電路160向開關(guān)電路170產(chǎn)生輸出信號(hào)165，以便控制加熱器180的操作。為了說明所涉及的原理，在示例實(shí)施例中：當(dāng)溫度信號(hào)155具有指示電池130附近的溫度未超過電池溫度閾值(因此應(yīng)啟動(dòng)加熱器180)的邏輯值“1”且輸入電壓電平信號(hào)145具有指示所施加標(biāo)稱操作電壓為277VAC的邏輯值“1”時(shí)，那么邏輯電路160可以輸出具有第一值的控制信號(hào)165；當(dāng)溫度信號(hào)155具有指示電池130附近的溫度未超過電池溫度閾值(因此應(yīng)啟動(dòng)加熱器180)的邏輯值“1”且輸入電壓電平信號(hào)145具有指示所施加標(biāo)稱操作電壓為120VAC的邏輯值“0”時(shí)，那么邏輯電路160可以輸出具有第二值的控制信號(hào)165；并且當(dāng)溫度信號(hào)155具有指示電池130附近的溫度超過電池溫度閾值(因此應(yīng)停用加熱器180)的邏輯值“0”時(shí)，那么邏輯電路160可以輸出具有第三值的控制信號(hào)165(不管輸入電壓電平信號(hào)145的狀態(tài))。應(yīng)理解，上面示例中邏輯值“1”和“0”的映射是任意的，并且在一些其他實(shí)施例中可以將值顛倒。

圖2圖示了用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的一部分的開關(guān)電路170的示例實(shí)施例。

開關(guān)電路170具有連接到第一輸入端子10用于接收輸入電壓5的第一輸入172，并且具有用于從邏輯電路160接收控制信號(hào)165的第二輸入174。響應(yīng)于控制信號(hào)165，開關(guān)電路170被置于三個(gè)位置狀態(tài)之一：其中第一輸入端子10連接到輸出端子277VAC的第一位置或狀態(tài)173；其中第一輸入端子10連接到輸出端子120VAC的第二位置或狀態(tài)175；以及其中第一輸入端子10未連接到任何輸出端子的第三位置或狀態(tài)177。在一些實(shí)施例中，開關(guān)電路170可以用可以加強(qiáng)應(yīng)急照明系統(tǒng)100的壽命的一個(gè)或多個(gè)機(jī)電繼電器來實(shí)現(xiàn)。在一些其他實(shí)施例中，開關(guān)電路170可以用一個(gè)或多個(gè)電子開關(guān)(諸如場效應(yīng)晶體管(FET)、二極管等)來實(shí)現(xiàn)。

如圖1所示，開關(guān)電路170中的輸出端子277VAC和120VAC中的每一個(gè)連接到加熱器180的對(duì)應(yīng)輸入端子。

下面的表1示出了可以由圖1中的邏輯電路160和開關(guān)電路170的組合實(shí)施的邏輯真值表的示例實(shí)施例。

表1

應(yīng)理解，表1中的邏輯值“1”和“0”的映射是任意的，并且在一些其他實(shí)施例中可以將值顛倒。

AC電壓電平檢測器140、溫度水平/閾值檢測器150、邏輯電路160以及開關(guān)電路170(它們一起操作以使加熱器180自動(dòng)適于用施加于第一輸入端子10和第二輸入端子12的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的任何一個(gè)來操作)的操作現(xiàn)在可以從上面的表1理解。

具體地，溫度水平/閾值檢測器150被配置為確定電池130附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值，并產(chǎn)生指示溫度是否超過備用電源溫度閾值的溫度信號(hào)155。溫度信號(hào)155轉(zhuǎn)而確定是啟動(dòng)還是停用加熱器180。AC電壓電平檢測器140被配置為從輸入電壓5確定所施加的標(biāo)稱操作電壓，并產(chǎn)生指示所施加的標(biāo)稱操作電壓是什么的輸入電壓電平信號(hào)145。當(dāng)響應(yīng)于溫度信號(hào)155啟動(dòng)加熱器180時(shí)，輸入電壓電平信號(hào)145確定啟動(dòng)第一加熱元件182和第二加熱元件184中的哪一個(gè)或多個(gè)。在該特定實(shí)施例中，當(dāng)所施加的標(biāo)稱操作電壓為277VAC時(shí)，那么輸入電壓電平信號(hào)145為高(邏輯“1”)，并且開關(guān)電路120將第一輸入端子10連接到加熱器180，以便使得第一輸入端子10與第二輸入端子12之間的閉合電路包括第一加熱元件182和第二加熱元件184兩者(以及熱保護(hù)器186)，使得AC電流流過第一加熱元件182和第二加熱元件184，并且第一加熱元件182和第二加熱元件184兩者產(chǎn)生用于加熱電池130的熱量(啟動(dòng)第一加熱元件182和第二加熱元件184兩者)。另一方面，當(dāng)所施加的標(biāo)稱操作電壓為120VAC時(shí)，那么輸入電壓電平信號(hào)145為低(邏輯“0”)，并且開關(guān)電路120將第一輸入端子10連接到加熱器180，以便旁路第一加熱元件182，并且使得第一輸入端子10與第二輸入端子12之間的閉合電路不包括第一加熱元件182且僅包括第二加熱元件184(并且通常包括熱保護(hù)器186)，使得僅啟動(dòng)第二加熱元件184，以產(chǎn)生用于加熱電池130的熱量(停用第一加熱元件182)。

在實(shí)踐中，邏輯電路160表示應(yīng)急照明系統(tǒng)100的通用實(shí)施方式，并且在一些實(shí)施方式中，可以省略邏輯電路160，并且邏輯電路160的功能可以“內(nèi)置”于開關(guān)電路170的配置。

例如，圖3圖示了用于應(yīng)急照明系統(tǒng)(諸如應(yīng)急照明系統(tǒng)100)的AC電壓電平檢測器140、溫度水平/閾值檢測器150、開關(guān)電路370以及加熱器380的設(shè)置300的示例實(shí)施例。這里看到，不包括具體的邏輯電路，相反邏輯電路的功能由開關(guān)電路370和加熱器380的設(shè)置來提供。

AC電壓電平檢測器140和溫度水平/閾值檢測器150的構(gòu)造和操作可以與上面關(guān)于圖1說明的相同，因此將不重復(fù)對(duì)其的描述。

開關(guān)電路370包括第一開關(guān)376和第二開關(guān)378。第一開關(guān)376和第二開關(guān)378各自可以用機(jī)電繼電器來實(shí)現(xiàn)。在一些其他實(shí)施例中，第一開關(guān)376和第二開關(guān)378可以用一個(gè)或多個(gè)電子開關(guān)(諸如場效應(yīng)晶體管(FET)、二極管等)來實(shí)現(xiàn)。

第一開關(guān)376在第一輸入372處從第一輸入端子10接收輸入電壓5，并且在第一控制輸入374處接收輸入電壓電平信號(hào)145作為控制信號(hào)。第二開關(guān)378連接在端子373與377之間，并且在第二控制輸入375處接收溫度信號(hào)155作為控制信號(hào)。

加熱器380可以為上面關(guān)于圖1描述的加熱器180的一個(gè)實(shí)施例。加熱器380包括第一加熱元件382、第二加熱元件384以及熱保護(hù)器186。加熱器380具有多個(gè)電壓輸入381、383以及386，和輸出端子387。第一加熱元件382串聯(lián)連接在電壓輸入381與383之間，并且第二加熱元件384連同熱保護(hù)器186一起串聯(lián)連接在電壓輸入385與輸出端子387之間。此外，加熱器180的輸出端子387連接到應(yīng)急照明系統(tǒng)100的第二輸入端子12(中性)。再次，理解的是，第一加熱元件382和第二加熱元件384中的每一個(gè)可以包括電阻加熱元件。此外，如下面關(guān)于圖4更詳細(xì)描述的，第一加熱元件382和第二加熱元件384可以各自包括多個(gè)電阻器。

設(shè)置300的操作類似于上面關(guān)于圖1說明的操作。具體地，溫度水平/閾值檢測器150被配置為確定電池130附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值，并且產(chǎn)生指示溫度是否超過備用電源溫度閾值的溫度信號(hào)155。溫度信號(hào)155轉(zhuǎn)而確定是啟動(dòng)還是停用加熱器380。AC電壓電平檢測器140被配置為從輸入電壓5確定所施加的標(biāo)稱操作電壓，并且產(chǎn)生指示所施加標(biāo)稱操作電壓是什么的輸入電壓電平信號(hào)145。

這里，在電池130附近的溫度超過備用電源溫度閾值時(shí)，第二開關(guān)378由溫度信號(hào)155控制為斷開。在這種情況下，用于加熱器380的電流路徑不存在，并且沒有電流將流過加熱器380(不管輸入電壓電平信號(hào)145的狀態(tài))，由此停用加熱器380。另一方面，在電池130附近的溫度未超過備用電源溫度閾值時(shí)，第二開關(guān)378由溫度信號(hào)155控制為閉合。在這種情況下，用于加熱器380的電流路徑通過第二開關(guān)378來提供，電流將流過加熱器380的加熱元件中的一個(gè)(384)或兩個(gè)(382和384)，由此啟動(dòng)加熱器380。

在其中響應(yīng)于電池130附近的溫度未超過備用電源溫度閾值而啟動(dòng)加熱器380的情況下，輸入電壓電平信號(hào)145確定啟動(dòng)第一加熱元件382和/或第二加熱元件384中的哪一個(gè)或多個(gè)。在該特定實(shí)施例中，當(dāng)所施加的標(biāo)稱操作電壓為277VAC時(shí)，那么第一開關(guān)376斷開，并且在第一輸入端子10與第二輸入端子12之間提供閉合電路，以包括第一加熱元件382和第二加熱元件384這兩者(以及熱保護(hù)器186)，使得電流流過第一加熱元件382和第二加熱元件384，并且第一加熱元件382和第二加熱元件384這兩者產(chǎn)生用于加熱電池130的熱量(第一加熱元件382和第二加熱元件384兩者都被啟動(dòng))。另一方面，當(dāng)所施加的標(biāo)稱操作電壓為120VAC時(shí)，那么第一開關(guān)376閉合，以便旁路第一加熱元件382，并且使得第一輸入端子10與第二輸入端子12之間的閉合電路不包括第一加熱元件382且僅包括第二加熱元件384(并且通常包括熱保護(hù)器186)，使得僅啟動(dòng)第二加熱元件384，以產(chǎn)生用于加熱電池130的熱量(停用第一加熱元件382)。

應(yīng)急照明系統(tǒng)100和設(shè)置300響應(yīng)于不同所施加標(biāo)稱操作電壓而自動(dòng)選擇性地啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)加熱元件中的不同組的優(yōu)點(diǎn)在考慮不同應(yīng)急照明系統(tǒng)和加熱器時(shí)(其中總是啟動(dòng)相同的加熱元件，而不管輸入電壓)變得明顯。例如，在這種情況下，在輸入電壓為277VAC時(shí)由加熱器消耗的功率P_A與在輸入電壓為120VAC時(shí)由加熱器消耗的功率P_B的比率(R_N)為：

(1)R_N＝(277)²/(120)²＝5.33

此外，如果考慮實(shí)際輸入電壓對(duì)于120VAC的標(biāo)稱操作電壓可能低至102VAC，并且實(shí)際輸入電壓對(duì)于277VAC的標(biāo)稱操作電壓可能高至305VAC，如果將R_M計(jì)算為對(duì)于305VAC和102VAC的功耗的比率，那么看到：

(2)R_M＝(305)²/(102)²＝8.94

這種不受控制的功耗范圍可能使得難以將加熱器設(shè)計(jì)為在仍然在最高輸入電壓時(shí)避免過熱的同時(shí)，以最低輸入電壓向電池施加期望的最小加熱能量。

有益地，在一些實(shí)施例中，第一加熱元件382和第二加熱元件384的電阻值可以被選擇為：對(duì)于應(yīng)急照明系統(tǒng)100被配置為操作所用的多個(gè)不同標(biāo)稱操作電壓，均衡或近似均衡加熱器380的功耗。

圖4圖示了可以在應(yīng)急照明系統(tǒng)100和/或設(shè)置300中采用以對(duì)于兩個(gè)不同標(biāo)稱操作電壓(例如277VAC和120VAC)均衡或近似均衡功耗的、用于應(yīng)急照明系統(tǒng)100的加熱器480的示例實(shí)施例。

加熱器480包括第一加熱元件482和第二加熱元件484。

第一加熱元件482包括多個(gè)電阻器(具體地為被布置為與兩個(gè)270Ω電阻器的并聯(lián)組合串聯(lián)的十六(16)個(gè)270Ω電阻器，產(chǎn)生4455Ω的總電阻)。第二加熱元件484也包括多個(gè)電阻器(具體地為串聯(lián)布置的二十二(22)個(gè)47Ω電阻器，產(chǎn)生1034Ω的總電阻)。

這里可以看到，在所施加標(biāo)稱操作電壓為277VAC且輸入電壓5跨第一加熱元件482和第二加熱元件484的串聯(lián)組合連接時(shí)，由加熱器480消耗的功率P1將為：

(3)P1＝(277)²/(4455+1034)＝13.98W。

同時(shí)，在所施加標(biāo)稱操作電壓為120VAC且輸入電壓5僅跨第二加熱元件484連接時(shí)，由加熱器480消耗的功率P2將為：

(4)P2＝(120)²/(1034)＝13.93W。

因此看到，功率P2近似等于功率P1，并且對(duì)于所施加標(biāo)稱操作電壓的兩個(gè)不同值120VAC和277VAC，已經(jīng)均衡加熱器480的功耗。通過適當(dāng)選擇電阻值，在一些其他實(shí)施例中，可以在沒有限制的情況下對(duì)于所施加標(biāo)稱操作電壓的多于兩個(gè)不同值(例如120VAC、230VAC以及277VAC)，均衡加熱器的功耗。

圖5圖示了應(yīng)急照明系統(tǒng)500的一部分的第二實(shí)施例的功能框圖。應(yīng)急照明系統(tǒng)500的構(gòu)造和操作與應(yīng)急照明系統(tǒng)100的構(gòu)造和操作相同，除了在應(yīng)急照明系統(tǒng)500中，電壓檢測器140跨電感器(被圖示為第二次級(jí)繞組，連接在充電器轉(zhuǎn)換器120的變壓器的輸出處)、而不是在AC整流器110的輸出處，接收其檢測電壓。因此，將不重復(fù)對(duì)應(yīng)急照明系統(tǒng)500的構(gòu)造和操作的描述。

圖6圖示了應(yīng)急照明系統(tǒng)600的一部分的第三實(shí)施例的功能框圖。應(yīng)急照明系統(tǒng)600的構(gòu)造和操作與應(yīng)急照明系統(tǒng)100的構(gòu)造和操作相同，除了在應(yīng)急照明系統(tǒng)600中，AC電壓電平檢測器140跨充電器轉(zhuǎn)換器120的變壓器的輸出(次級(jí)繞組)(而不是在AC整流器110的輸出處)接收其檢測電壓，并且電池充電器轉(zhuǎn)換器120的次級(jí)中的負(fù)脈沖此時(shí)被整流為到AC電壓電平檢測器140的輸入。因此，將不重復(fù)對(duì)應(yīng)急照明系統(tǒng)600的構(gòu)造和操作的描述。

圖7圖示了用于應(yīng)急照明系統(tǒng)(諸如應(yīng)急照明系統(tǒng)100、500或600)的AC電壓電平檢測器740、溫度水平/閾值檢測器150以及加熱器780的設(shè)置700的另一個(gè)示例實(shí)施例。這里，再次看到，沒有包括具體的邏輯電路，而是邏輯電路的功能作為加熱器780的一部分來提供，加熱器780在這里將開關(guān)電路集成到同一電路板上。

溫度水平/閾值檢測器150的構(gòu)造和操作可以與上面關(guān)于圖1說明的相同，因此將不重復(fù)對(duì)其的描述。具體地，溫度水平/閾值檢測器150被配置為確定電池130附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值，并且產(chǎn)生指示溫度是否超過備用電源溫度閾值的溫度信號(hào)155。溫度信號(hào)155轉(zhuǎn)而確定啟動(dòng)還是停用加熱器780。

電壓檢測器740在構(gòu)造和操作上可以類似于電壓檢測器140，其中具有以下不同。電壓電平檢測器740被配置為產(chǎn)生并經(jīng)由輸出端子742和744輸出指示至少三個(gè)可能標(biāo)稱操作電壓中的哪一個(gè)對(duì)應(yīng)于如響應(yīng)于輸入電壓5檢測的所施加標(biāo)稱操作電壓的兩比特輸入電壓電平信號(hào)745。具體地，輸入電壓電平信號(hào)745指示所施加標(biāo)稱操作電壓是120VAC、230VAC還是277VAC。下面將關(guān)于表2描述可以由包括電壓電平檢測器740的設(shè)置700實(shí)施的真值表的示例實(shí)施例。

加熱器780包括第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786。加熱器780還可以包括熱保護(hù)器(圖7中未示出，但通常置為與第三加熱元件786串聯(lián))。加熱器780具有多個(gè)電壓輸入(包括電壓輸入781)和輸出端子787。加熱器780的電壓輸入781連接到第一輸入端子10，并且加熱器780的輸出端子787連接到應(yīng)急照明系統(tǒng)700的第二輸入端子12(中性)。如同之前，理解的是，第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786中的每一個(gè)可以包括電阻加熱元件。此外，如上面關(guān)于圖4描述的，第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786可以各自包括多個(gè)電阻器。

設(shè)置700還包括第一開關(guān)710、第二開關(guān)720以及第三開關(guān)730。第一開關(guān)710、第二開關(guān)720以及第三開關(guān)730可以各自用機(jī)電繼電器實(shí)現(xiàn)。在一些其他實(shí)施例中，第一開關(guān)710、第二開關(guān)720以及第三開關(guān)730可以用一個(gè)或多個(gè)電子開關(guān)(諸如場效應(yīng)晶體管(FET)、二極管等)實(shí)現(xiàn)。

第一開關(guān)710跨第一加熱元件782連接，在第一輸入781處接收來自第一輸入端子10的輸入電壓5，并且接收作為控制信號(hào)的輸入電壓電平信號(hào)745的第一比特(742)。第二開關(guān)720跨第二加熱元件784連接，并且接收輸入電壓電平信號(hào)745的第二比特(744)，作為控制信號(hào)。第三開關(guān)730連接在(1)第二加熱元件784的不與第一加熱元件782共用的端子與(2)第三加熱元件786之間，并且接收溫度信號(hào)155作為控制信號(hào)。

現(xiàn)在關(guān)于可以由設(shè)置700實(shí)施的邏輯真值表的示例實(shí)施例，來說明設(shè)置700的操作。

表2

應(yīng)理解，表2中的邏輯值“1”和“0”的映射是任意的，并且在一些其他實(shí)施例中可以將值顛倒。

根據(jù)圖7和表2的檢查，現(xiàn)在可以理解AC電壓電平檢測器740、溫度水平/閾值檢測器150以及開關(guān)710、720以及730的使加熱器780自動(dòng)適于用施加于第一輸入端子10和第二輸入端子12的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的任何一個(gè)操作的操作。

具體地，溫度水平/閾值檢測器150被配置為確定電池130附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值，并且產(chǎn)生指示溫度是否超過備用電源溫度閾值的溫度信號(hào)155。溫度信號(hào)155轉(zhuǎn)而確定啟動(dòng)還是停用加熱器780。電壓電平檢測器740被配置為從輸入電壓5確定所施加的標(biāo)稱操作電壓，并且產(chǎn)生指示所施加的標(biāo)稱操作電壓是什么的輸入電壓電平信號(hào)745。

當(dāng)響應(yīng)于溫度信號(hào)155通過閉合第三開關(guān)730來啟動(dòng)加熱器780時(shí)，那么輸入電壓電平信號(hào)745確定啟動(dòng)第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786中的哪一個(gè)或多個(gè)。

在該特定實(shí)施例中，當(dāng)所施加標(biāo)稱操作電壓為277VAC時(shí)，那么輸入電壓電平信號(hào)745具有邏輯值“00”，并且第一開關(guān)710和第二開關(guān)720斷開，以便使得第一輸入端子10與第二輸入端子12之間的閉合電路包括第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786的全部，使得電流流過第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786，并且第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786全部都產(chǎn)生用于加熱電池130的熱量(第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786全部被啟動(dòng))。另一方面，當(dāng)所施加的標(biāo)稱操作電壓為230VAC時(shí)，那么輸入電壓電平信號(hào)745具有邏輯值“10”。在這種情況下，第一開關(guān)710閉合以便旁路第一加熱元件782，并且第二開關(guān)720斷開，以便使得第一輸入端子10與第二輸入端子12之間的閉合電路不包括第一加熱元件782且包括第二加熱元件784和第三加熱元件786，使得電流流過第二加熱元件784和第三加熱元件786，并且第二加熱元件784和第三加熱元件786這兩者產(chǎn)生用于加熱電池130的熱量(第二加熱元件784和第三加熱元件786被啟動(dòng)，并且第一加熱元件782被停用)。此外，當(dāng)所施加標(biāo)稱操作電壓為120VAC時(shí)，那么輸入電壓電平信號(hào)745具有邏輯值“11”。在這種情況下，第一開關(guān)710和第二開關(guān)720閉合，以便旁路第一加熱元件782和第二加熱元件784，以便使得第一輸入端子10與第二輸入端子12之間的閉合電路不包括第一加熱元件782和第二加熱元件784且包括第三加熱元件786，使得電流流過第三加熱元件786，并且第三加熱元件786產(chǎn)生用于加熱電池130的熱量(第三加熱元件786被啟動(dòng)，并且第一加熱元件782和第二加熱元件784被停用)。

通過適當(dāng)選擇第一加熱元件782、第二加熱元件784以及第三加熱元件786的電阻值，可以使得響應(yīng)于全部三個(gè)標(biāo)稱操作電壓277VAC、230VAC以及120VAC由加熱器780消耗的加熱功率彼此相等或近似相等。

圖8圖示了對(duì)用于應(yīng)急照明系統(tǒng)(諸如上述應(yīng)急照明系統(tǒng)100、500以及600)的備用電源進(jìn)行充電的方法800的示例實(shí)施例。

在操作810中，應(yīng)急照明系統(tǒng)跨一對(duì)輸入端子從充電電源接收輸入電壓。輸入電壓對(duì)應(yīng)于用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的一個(gè)。

在操作820中，使用在輸入端子處從充電電源接收的功率對(duì)備用電源(例如電池)充電。在一些實(shí)施例中，充電可以僅在限定的充電周期期間周期性地執(zhí)行，充電周期可以基于作為時(shí)間函數(shù)的、備用電源的能量存留容量。

在操作830中，基于所接收的輸入電壓確定由充電電源跨一對(duì)輸入端子施加用于應(yīng)急照明系統(tǒng)的多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的哪一個(gè)。

在操作840中，生成指示多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的哪一個(gè)為所施加的標(biāo)稱操作電壓的輸入電壓信號(hào)。

在操作850中，確定備用電源附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值。

在操作860中，產(chǎn)生指示備用電源附近的溫度是否超過備用電源溫度閾值的溫度信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，操作850確定電池的溫度是否超過電池溫度閾值。當(dāng)溫度超過電池溫度閾值時(shí)，這指示不需要在充電周期期間加熱電池，并且可以禁用加熱器。另一方面，當(dāng)溫度未超過電池溫度閾值時(shí)，這指示需要在充電周期期間加熱電池，并且因此應(yīng)啟用加熱器。在這種情況下，操作860產(chǎn)生指示是啟用還是禁用加熱器的溫度信號(hào)。

在操作870中，基于溫度信號(hào)和輸入電壓電平信號(hào)，確定要啟動(dòng)加熱器的加熱元件中的哪一個(gè)或多個(gè)(若有的話)。在隨后操作中，然后啟動(dòng)所選加熱元件。

應(yīng)理解，在一些其他實(shí)施例中，執(zhí)行圖8中所示的各種操作的順序可以不同于圖8所示的順序。例如，在一些實(shí)施例中，操作830和840可以與操作850和860同時(shí)執(zhí)行或繼操作850和860之后執(zhí)行。實(shí)際上，在一些實(shí)施例中，操作830和840的執(zhí)行可以以操作850或操作850和860的結(jié)果為條件，使得確定正在施加多個(gè)標(biāo)稱操作電壓中的哪一個(gè)的操作僅可以在其中已經(jīng)確定電池的溫度未超過電池溫度閾值的情況下執(zhí)行。

雖然本文中已經(jīng)描述且圖示了若干發(fā)明實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地設(shè)想用于執(zhí)行本文中所述的功能和/或獲得本文中所述的結(jié)果和/或本文中所述的優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)的各種其他手段和/或結(jié)構(gòu)，并且這種變型例和/或修改例中的每一個(gè)被視為在本文中所述的發(fā)明實(shí)施例的范圍內(nèi)。例如，在一些實(shí)施例中，AC電壓電平檢測器140的操作可以由溫度水平/閾值檢測器150輸出的信號(hào)來選通，使得AC電壓電平檢測器140僅在溫度水平/閾值檢測器150已經(jīng)確定電池130的溫度未超過電池溫度閾值、并且因此需要啟動(dòng)加熱器180時(shí)，確定跨第一輸入端子10和第二輸入端子12的所施加標(biāo)稱操作電壓。更一般地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解，本文中所述的全部參數(shù)、尺寸、材料以及配置用意為示例性的，并且實(shí)際參數(shù)、尺寸、材料和/或配置將取決于發(fā)明教導(dǎo)所用于的一個(gè)或多個(gè)特定應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到或能夠僅僅使用日常實(shí)驗(yàn)來確立本文中所述的具體發(fā)明實(shí)施例的許多等價(jià)物。因此，要理解，前述實(shí)施例僅借助于示例來呈現(xiàn)，并且在所附權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍內(nèi)，發(fā)明實(shí)施例可以以除了如特別描述并要求保護(hù)之外的其他方式來實(shí)踐。本公開的發(fā)明實(shí)施涉及本文中所述的每個(gè)獨(dú)立特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法。另外，如果這種特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法未彼此不一致，則兩個(gè)或更多個(gè)這種特征、系統(tǒng)、物品、材料、套件和/或方法的任何組合包括在本公開的發(fā)明范圍內(nèi)。

如本文中所定義和所用的，所有定義應(yīng)被理解為控制字典釋義、通過引用并入的文獻(xiàn)中的定義、和/或所定義術(shù)語的普通含義。

如本文中在說明書中和在權(quán)利要求中所用的不定冠詞“一”和“一個(gè)”應(yīng)被理解為意指“至少一個(gè)”，除非清晰地相反指示。

如本文中在說明書中且在權(quán)利要求中所用的短語“和/或”應(yīng)被理解為意指如此連結(jié)的元件中的“任一者或兩者”(即，一些情況下結(jié)合存在且在一些其他情況下分開存在的元件)。用“和/或”列出的多個(gè)元件應(yīng)以相同的方式來解釋(即，如此連結(jié)的元件中的“一個(gè)或多個(gè)”)。其他元件可以除了由“和/或”子句特別識(shí)別的元件之外可選擇地存在，不管是與特別識(shí)別的那些元件相關(guān)還是不相關(guān)。由此，作為非限制性示例，對(duì)“A和/或B”的提及在結(jié)合開放式語言(諸如“包括”)使用時(shí)可以在一個(gè)實(shí)施例中僅涉及A(可選地包括除了B之外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施例中僅涉及B(可選地包括除了A之外的元件)；在又一實(shí)施例中涉及A和B這兩者(可選地包括其他元件)等。

如本文中在說明書和權(quán)利要求中所用的，“或者”應(yīng)被理解為具有與如上面所定義的“和/或”相同的含義。例如，當(dāng)分離列表中的項(xiàng)時(shí)，“或者”或“和/或”應(yīng)被解釋為包括性的(即，包括若干元件或元件列表中的至少一個(gè)，但還包括多于一個(gè)，并且可選地包括另外未列出的項(xiàng))。僅明確指示為相反的術(shù)語(諸如“……中的僅一個(gè)”或“……中的正好一個(gè)”)或用于權(quán)利要求中時(shí)的“由……構(gòu)成”將涉及包括若干元件或元件列表中的正好一個(gè)元件。通常，如本文中所用的術(shù)語“或者”在前面為排他性術(shù)語(諸如“任一者”、“……中的一個(gè)”、“……中的僅一個(gè)”或“……中的正好一個(gè)”)時(shí)，應(yīng)僅被解釋為指示排他性另選方案(即，“一個(gè)或另一個(gè)但不是兩者”)?！氨举|(zhì)上由……構(gòu)成”在用于權(quán)利要求中時(shí)應(yīng)具有如在專利法領(lǐng)域中所用的其普通含義。

如本文中在說明書和權(quán)利要求中所用的，短語“至少一個(gè)”在參考一個(gè)或多個(gè)元件的列表時(shí)應(yīng)被理解為意指從元件列表中的元件中的任何一個(gè)或多個(gè)選擇的至少一個(gè)元件，但不必包括特別列在元件列表內(nèi)的每一個(gè)元件中的至少一個(gè)，并且不排除元件列表中的元件的任何組合。該定義還允許除了在短語“至少一個(gè)”提及的元件列表內(nèi)特別識(shí)別的元件之外的元件可以可選地存在，不管是與特別識(shí)別的那些元件相關(guān)還是不相關(guān)。由此，作為非限制性示例，“A和B中的至少一個(gè)”(或等效地“A或B中的至少一個(gè)”，或等效地“A和/或B中的至少一個(gè)”)可以在一個(gè)實(shí)施例中提及至少一個(gè)(可選地包括多于一個(gè))A而沒有B存在(并且可選地包括除了B之外的元件)；在另一個(gè)實(shí)施例中涉及至少一個(gè)(可選地包括多于一個(gè))B而沒有A存在(并且可選地包括除了A之外的元件)；在又一實(shí)施例中涉及至少一個(gè)(可選地包括多于一個(gè))A和至少一個(gè)(可選地包括多于一個(gè))B(并且可選地包括其他元件)等。

還應(yīng)理解，除非清楚地相反指示，在本文中所要求保護(hù)的、包括多于一個(gè)步驟或動(dòng)作的任何方法中，方法的步驟或動(dòng)作的順序不必限于記載方法的步驟或動(dòng)作的順序。

在權(quán)利要求以及上述說明書中，詞語“基本上”意指在5％內(nèi)，詞語“近似”意指在10％內(nèi)，并且詞語“大約”意指在25％內(nèi)。

在權(quán)利要求以及上述說明書中，所有過渡短語(諸如“包括”、“包含”、“承載”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“包括有”)等要被理解為開放式的(即，意指包括但不限于)。如美國專利局專利審查程序手冊(cè)第2111.03章節(jié)中闡述的，僅過渡短語“由……構(gòu)成”和“本質(zhì)上由……構(gòu)成”應(yīng)分別為封閉式或半封閉式過渡短語。