具有可编程输出功率的紧急照明驱动器的制作方法

本发明总的来说涉及电源控制装置，诸如紧急照明驱动器。更具体地，本文公开的各种发明方法和装置涉及具有可编程输出功率轮廓的紧急照明驱动器。

背景技术：

紧急照明已经使用了几十年，例如为一个或多个光源提供功率，用于从建筑物或设施照射出口之路。在工业、商业和公共设施建筑物中要求紧急照明作为安全设备的一部分。紧急照明依赖于有限的备用电源(例如，电池)来向光源提供能量。紧急照明单元(有时称为“紧急压载”)被设计为仅在AC电源故障的期间(当压载称为处于“紧急模式”(EM)时)内激励光源，并且可以与传统的照明单元(有时称为“AC压载”)组合。紧急照明单元可以感应AC电源的不存在并在AC电源故障的有限期间内使用备用电源和专用电路来激励光源。在美国，所要求的紧急照明时段至少为90分钟，而在欧洲例如为180分钟，期间紧急照明水平不应下降到初始水平的60％以下，如由生命安全准则(例如，NFPA-101的第7.2节和NEC 700.12)针对电池供电紧急照明系统所设定的。

近来，发光二极管(LED)作为占用空间的主光源而在市场中越来越突出。LED为传统的荧光灯、HID和白炽灯提供了可行的替代。LED的功能优势包括高能量转换和光学效率、耐用性、低操作成本等。LED技术的新近发展提供了有效和稳健的全光谱照明源，其在许多应用中能够实现各种照明效果。这些优势正导致将LED引入各种应用和环境。具体地，LED光源现在被开发用于紧急照明系统。

由于紧急照明依赖于有限的电源(例如，一个或多个电池)，所以其对控制提供给光源的功率的能力具有严格的要求。典型地，用于紧急照明的电源转换电路实现恒定的电压控制或恒定的电流控制。在恒定电压控制的方法中，输出功率随着输出阻抗的增加而降低。在恒定电流控制的方法中，输出功率随着输出阻抗的增加而增加。如果通过简单地采用恒定电压控制或恒定电流控制的方法来控制输出功率，则成本相对较低并且电路设计相对不太复杂，但是功率容易变化并且不能对由备用电源所获得的能量实现最佳利用。

例如，基于LED负载的紧急照明系统通常试图向LED负载提供恒定电流，由于LED负载元件耗散的热量，这会导致降低的负载电压轮廓，从而“自然而然地”转化为单调降低的输出功率轮廓。然而，这内在地不仅导致对输出功率的逐渐降低缺乏控制，而且还不能经由完全受控的输出功率轮廓保持输入能量(例如，来自一个或多个电池)，这对于需要遵守严格准则规定的紧急照明系统来说非常重要。

因此，现有技术需要提供一种可以提供控制输出功率轮廓的紧急照明驱动器，其可以满足紧急照明水平随时间的规范要求，同时还使得来自备用电源的可用能量的使用最大化，由此提供使用较少和/或较小电池的可能性。

技术实现要素：

本公开的目的在于用于驱动紧急LED负载的方法和装置。例如，本公开描述了具有可编程输出功率轮廓的紧急照明驱动器的实施例。

通常，在一个方面中，一种紧急照明驱动器包括：功率转换电路，被配置为接收来自紧急电源的输入功率并将输出功率提供给包括一个或多个照明器件的负载；电压监控器，被配置为实时监控负载两端的电压并响应于此产生电压反馈信号；电流监控器，被配置为实时监控通过负载的电流并响应于此产生电流反馈信号；以及可编程控制设备，被配置为进行编程以响应于电压反馈信号和电流反馈信号控制功率转换电路，以使得提供给负载的输出功率具有编程功率输出轮廓，其中，编程功率输出轮廓是以下至少一个参数的函数：时间、温度、紧急电源所使用的能量源的类型、存储在紧急电源中的剩余能量的量以及紧急照明驱动器所在区域的占用。

在一个或多个实施例中，可编程控制设备包括功率计算单元，功率计算单元被配置为实时计算(1)提供给负载的输出功率与(2)应该提供给负载的对应于紧急照明驱动器的编程功率输出轮廓的编程功率水平之间的差，并且进一步被配置为提供反馈信号以控制功率转换电路来向负载提供所述编程功率水平。

在一个或多个实施例中，该紧急照明驱动器还包括：用户接口，被配置为允许用户选择用于紧急照明驱动器的所选定的功率输出轮廓。

在这些实施例的一些变形中，用户接口被配置为提供关于紧急照明驱动器是否能够提供所选定的功率输出轮廓的指示。

在一个或多个实施例中，编程功率输出轮廓由一系列单调减小的恒定功率阶梯组成。

在一个或多个实施例中，可编程控制设备包括非易失性存储器，并且标识编程功率输出轮廓的数据被存储在非易失性存储器中。

在一个或多个实施例中，可编程控制设备包括自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器，其被配置为响应于电压反馈信号和电流反馈信号生成用于控制功率转换电路的反馈信号。

在这些实施例的一些变形中，自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器包括自适应采样率功率误差计算元件，其被配置为基于电压反馈信号和电流反馈信号确定提供给负载的输出功率，并且进一步被配置为确定(1)应该提供给负载的对应于紧急照明驱动器的编程功率输出轮廓的目标输出功率和(2)提供给负载的输出功率之间的差。

在这些实施例的一些变形中，编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率阶梯，并且自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器被配置为在从一个恒定功率阶梯到另一个恒定功率阶梯的过渡期间内具有第一较高的采样率，并且在恒定功率阶梯的中间的时间段期间具有第二较低的采样率。

在一些实施例中，编程功率输出轮廓是时间的函数，并且编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率阶梯，每一个恒定功率阶梯都具有对应的持续时间，其中，紧急照明驱动器被初始激活以提供紧急照明时的第一恒定功率阶梯具有第一功率水平，并且在紧急照明驱动器被初始激活之后的指定时间间隔处的最后阶梯具有小于第一功率水平且大于零的第二功率水平。

在一些实施例中，功率转换电路包括用于提供经离散阶梯调整的电流的电流源，以便最终在每个恒定功率阶梯期间为负载提供基本恒定的功率。

在一些实施例中，电流源被控制为与(1)由电流反馈信号表示的通过负载的电流和(2)应该提供给负载的对应于紧急照明驱动器的编程功率输出轮廓的目标负载电流之间的差相关地经调整离散阶梯调整的电流的阶梯的幅度。

在这些实施例的一些变化中，阶梯的幅度随着差的减小而减小。

在一些实施例中，功率转换电路包括具有脉宽调制器的DC-DC转换器，并且可编程控制设备被配置为进行编程以通过控制脉宽调制器的占空比来控制功率转换电路。

在另一方面中，一种可编程功率控制装置包括：功率转换电路，被配置为接收来自紧急电源的输入功率并将输出功率提供给负载；电压监控器，被配置为实时监控提供给负载的电压并响应于此产生电压反馈信号；电流监控器，被配置为实时监控提供给负载的电流并响应于此产生电流反馈信号；以及功率转换电路控制设备，被配置为实时确定提供给负载的电流与应该提供给负载的对应于可编程功率控制装置的编程输出功率水平的所需电流之间的差，并且进一步被配置为提供反馈信号来控制功率转换电路，从而向负载提供编程输出功率水平。

在一些实施例中，负载包括一个或多个发光二极管，并且其中功率转换电路包括用于提供经离散阶梯调整的电流的电流源，从而最终向负载提供基本恒定的功率。

在一些实施例中，功率转换电路包括具有脉宽调制器的DC-DC转换器，并且其中功率转换电路控制设备被配置为通过控制所述脉宽调制器的占空比来控制功率转换电路。

在一些实施例中，可编程功率控制装置还包括存储器，其中标识编程输出功率水平的数据被存储在存储器中。

在又一方面中，一种控制提供给负载的功率的方法，该方法包括：接收来自紧急电源的输入功率并由此将输出功率提供给负载；实时监控负载两端的电压并响应于此产生电压反馈信号；实时监控通过负载的电流并响应于此产生电流反馈信号；以及响应于电压反馈信号和电流反馈信号控制功率转换电路，以使得提供给负载的输出功率具有编程功率输出轮廓，其中，编程功率输出轮廓是以下至少一个参数的函数：时间、温度、紧急电源所使用的能量源的类型、存储在紧急电源中的剩余能量的量以及紧急照明驱动器所在区域的占用。

在一些实施例中，响应于电压反馈信号和电流反馈信号控制功率转换电路包括：实时计算(1)提供给负载的输出功率和(2)应该提供给负载的用于编程功率输出轮廓的功率水平之间的差。

在一些实施例中，编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率补偿，还包括：在从一个恒定功率阶梯到另一恒定功率阶梯的过渡期间内以第一较高的采样率对提供给负载的输出功率进行采样，并且在恒定功率阶梯的中间的时间段期间以第二较低的采样率对提供给负载的输出功率进行采样。

在一些实施例中，该方法还包括：从用户接口接收用于选择所选定的功率输出轮廓的数据。

在这些实施例的一些变形中，该方法还包括：经由用户接口提供关于所选定的功率输出轮廓是否可行的指示。

在一些实施例中，负载包括一个或多个发光二极管，并且其中该方法包括：提供经离散阶梯调整的电流，以最终在每个恒定功率阶梯期间向一个或多个发光二极管提供基本恒定的功率。

在这些实施例的一些变形中，该方法还包括：与(1)由电流反馈信号指示的通过负载的电流和(2)应该提供给负载的对应于紧急照明驱动器的编程功率输出轮廓的目标负载电流之间的差相关地调整经离散阶梯调整的电流的阶梯的幅度。

在这些实施例的一些变化中，阶梯的幅度随所述差的减小而减小。

在一些实施例中，功率转换电路包括具有脉宽调制器的DC-DC转换器，并且响应于电压反馈信号和电流反馈信号控制功率转换电路以使得提供给负载的输出功率具有编程功率输出轮廓包括：控制脉宽调制器的占空比。

在一些实施例中，编程功率输出轮廓是时间的函数，并且编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率阶梯，每一个恒定功率阶梯都具有对应的持续时间，其中，紧急照明驱动器被初始激活以提供紧急照明时的第一恒定功率阶梯具有第一功率水平，并且在紧急照明驱动器被初始激活之后的指定时间间隔处的最后阶梯具有小于述第一功率水平且大于零的第二功率水平。

如本文中所使用的，为了本公开的目的，术语“LED”应该被理解为包括任何电致发光二极管或其它类型的基于载流子注入/结的系统，其能够响应于电信号生成辐射。因此，该术语LED包括响应于电流发光的各种半导体基结构、发光聚合物、有机发光二极管(OLED)、电致发光带等，但不被限制于此。特别地，术语LED涉及全部类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)，其可以被配置为在红外光谱、紫外光谱、和可见光谱(通常包括从大约400纳米到大约700纳米的辐射波长)的各个部分的一种或多种中生成辐射。LED的一些示例包括各种类型的红外LED、紫外线LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED、和白色LED(下面进一步讨论)，但不限制于此。同时应该理解，LED可以被配置为和/或控制为生成具有给定光谱(例如，窄带、宽带)的各种带宽(例如，半高全宽，或FWHM)和在给定通用颜色分类内的各种主波长的辐射。

例如，被配置为生成基本上白光的LED(例如，白色LED)的一个实施方式可以包括许多裸片，其分别发出不同光谱的电致发光，这些电致发光结合地混合形成基本上白光。在另一个实施方式中，白光LED可以与磷光体材料关联，该材料将具有第一光谱的电致发光转换为不同的第二光谱。在这个实施方式的一个示例中，具有相对短的波长和窄的带宽光谱的电致发光“泵浦”该磷光体材料，其转而辐射具有稍微较宽光谱的较长波长的辐射。

还应该理解，该术语LED不限制LED的物理和/或电气封装类型。例如，如上所讨论的，LED可以涉及单个发光器件，其具有被配置为分别发出不同的辐射光谱的多个裸片(例如，其可以单独可控或不可以单独可控)。同时，LED可以与被认为是该LED(例如，一些类型的白色LED)的组成部分的磷光体关联。通常，该术语LED可以涉及封装的LED、非封装的LED、表面安装LED、板上芯片LED、T封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括某种类型的包装和/或光学元件(例如，扩散透镜)的LED。

术语“光源”应该被理解为涉及许多辐射源的任何一种或多种，包括基于LED的源(包括如上面所定义的一个或多个LED)、白炽光源(例如，白炽灯、卤素灯)、荧光源、磷光源、高强度放电源(例如，钠蒸汽、汞蒸汽、和金属卤化物灯)、激光、其它类型的电致发光源、火致发光源(例如，火焰)、蜡烛发光源(例如，气灯罩、碳弧辐射源)、光致发光源(例如，气体放电源)、使用电子饱和的阴极发光源、电流发光源、晶体发光源、显像管发光源、热致发光源、摩擦发光源、声致发光源、射频发光源、和发光聚合物，但不限制于此。

给定的光源可以被配置为在可见光谱内、可见光谱外、或两者组合内生成电磁辐射。由此，在本文中可互换使用术语“光”和“辐射”。另外，光源可以包括作为组成部件的一个或多个滤波器(例如，彩色滤波器)、透镜、或其他光学部件。同时，应该理解，光源可以被配置用于许多应用，包括指示、显示、和/或照明，但不限制于此。“照明源”是特别被配置为生成具有足够强度以有效地照亮内部或外部空间的光源。在这个背景中，“足够强度”涉及在空间或环境中所生成的可见光谱中的足够的辐射功率(在辐射功率或“光通量”方面，经常采用单位“流明”来表示在全部方向上来自光源的总的光输出)，从而提供环境照明(即，该光可以被间接察觉到以及可以在被完全察觉到或部分察觉到之前从一个或多个许多居间表面反射)。

术语“光谱”应该理解为涉及由一个或多个光源产生的辐射的任何一个或多个频率(或波长)。因此，术语“光谱”不仅涉及可见光范围内的频率(或波长)，而且还涉及红外、紫外和总电磁谱的其他区域中的频率(或波长)。此外，给定光谱可具有相对较窄的带宽(例如，具有基本较少频率或波长分量的FWHM)或者相对较宽的带宽(具有各个相对强度的多个频率或波长分量)。还应该理解，给定光谱可以是两个或多个其他光谱的混合的结果(例如，混合从多个光源分别发射的辐射)。

为了本公开的目的，术语“颜色”可以与术语“光谱”互换使用。然而，该术语“颜色”通常用于主要涉及可由观察者察觉到的辐射的属性(尽管这个用法不是意图限制这个术语的范围)。因此，术语“不同颜色”隐含地涉及具有不同波长分量和/或带宽的多个光谱。同时应该理解，该术语“颜色”可以结合白色光和非白色光两者使用。

术语“色温”通常结合白色光来使用，尽管这种使用不用于限制该术语的范围。色温主要表示白色光的特定颜色的含量或阴影(例如，泛红、泛蓝)。传统地，给定辐射样本的色温以根据基本上辐射与考虑的辐射样本相同的光谱的黑体辐射体的以开尔文(K)为单位的温度来表征。黑体辐射体色温通常落入从近似700K(通常认为是人眼第一可见的)到超过10000K的范围内；白色光通常在高于1500-2000K的色温处被感知。

较低的色温通常表示白色光具有更显著的红色分量或“暖色感觉”，而较高的色温通常表示白色光具有更显著的蓝色分量或“冷色感觉”。通过示例，火具有近似1800K的色温，传统的白炽灯泡具有近似2848K的色温，早晨的日光具有近似3000K的色温，以及阴天的正午天空具有近似10000K的色温。在具有近似3000K的色温的白色光下看到的彩色图像具有相对泛红的基调，而在具有近似10000K的色温的白色光下看到的彩色图像具有相对泛蓝的基调。

术语“照明器材”这里用来指代一个或者多个照明单元在特定外形规格、组件或者封装中的实施方式或者布置。术语“照明单元”这里用来指代包括相同或者不同类型的一个或者多个光源的装置。给定的照明单元可以具有各种用于光源的安装布置、罩/壳布置以及形状和/或电气和机械连接配置中的任一项。此外，给定的照明单元可选地可以与各种与光源的操作有关的其它部件(例如控制电路)关联(例如包括，耦合到这些部件和/或与这些部件一起封装)。“基于LED的照明单元”指代如下照明单元，该照明单元单独包括一个或者多个如上讨论的基于LED的光源，或者包括一个或者多个如上讨论的基于LED的光源与其它非基于LED的光源的组合。“多通道”照明单元指代基于LED或者非基于LED的照明单元，后者包括被配置为分别生成不同辐射光谱的至少两个光源，其中每个不同源光谱可以称为多通道照明单元的“通道”。

术语“控制器”在本文一般用来描述与一个或者多个光源的操作有关的各种装置。可以用多种方式(例如，诸如使用专用硬件)实施控制器以执行这里讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个示例，该控制器运用可以使用软件(例如微代码)来编程以执行这里讨论的各种功能的一个或者多个微处理器。控制器可以运用或者不用处理器来实施并且也可以实施为用于执行一些功能的专用硬件与用于执行其它功能的处理器(例如一个或者多个编程的微处理器和关联电路)的组合。可以在本公开内容的各种实施例中运用的控制器部件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实现方式中，处理器和/或控制器可以与一个或者多个存储介质(这里通称为“存储器”、例如易失性和非易失性计算机存储器、比如RAM、PROM、EPROM和EEPROM、软盘、紧致盘、光盘、磁带等)关联。在一些实现方式中，存储介质可以用一个或者多个程序来编码，该一个或者多个程序在一个或者多个处理器和/或控制器上被执行时执行这里讨论的功能中的至少一些功能。各种存储介质可以固定于处理器或者控制器内或者可以是可移植的，从而存储于其上的一个或者多个程序可以被加载到处理器或者控制器中以便实施这里讨论的本发明的各种方面。术语“程序”或者“计算机程序”这里在通用意义上用来指代可以用来对一个或者多个处理器或者控制器编程的任何类型的计算机代码(例如软件或者微代码)。

术语“可寻址”在本文用于指代这样的设备(例如，通用光源、照明单元或器材、与一个或多个光源或照明单元相关联的控制器或处理器、其他非照明相关设备等)，其被配置为接收旨在用于多个设备(包括自身)的信息(例如，数据)，并且选择性地响应于旨在用于其的特定信息。术语“可寻址”通常与联网环境(或“网络”，以下进一步讨论)结合，其中多个设备经由一些通信介质或媒体耦合到一起。

在一个网络实施方式中，耦合至网络的一个或多个设备可以用作用于耦合至网络的一个或多个其他设备的控制器(例如，以主/从关系)。在另一实施方式中，联网环境可以包括一个或多个专用控制器，其被配置为控制耦合至网络的一个或多个设备。通常，耦合至网络的多个设备均可以访问通信介质或媒体上存在的数据；然而，给定设备可以“寻址”是指其被配置为例如基于分配给其的一个或多个特定的标识符(例如，“地址”)选择性地与网络交换数据(即，从网络接收数据和/或向网络传输数据)。

本文所使用的术语“网络”涉及两个或多个器件(包括控制器或处理器)的任何互连，这些互连便于在任何两个或多个器件之间和/或被耦合到网络的多个器件间传输信息(例如，用于器件控制、数据存储、数据交换等)。应该容易理解，适用于将多个器件相互连接的各种实施方式的网络可以包括各种网络拓扑中的任何网络拓扑并且采用各种通信协议中的任何协议。另外，在根据本公开的各种网络中，两个器件之间的任何一个连接可以表示该两个系统之间的专用连接，或者可替换的非专用连接。除了携带旨在用于两个器件的信息之外，这种非专用连接可以携带未必旨在用于两个器件的任一个的信息(例如，开放网络连接)。此外，应该容易理解，本文中所讨论的器件的各种网络可以采用一个或多个无线、有线/线缆、和/或光纤链路，从而便于贯穿该网络的信息传输。

本文所使用的术语“用户接口”涉及人类用户或操作员和一个或多个器件之间的接口，其使得能够在用户和器件之间通信。在本公开的各种实施方式中可以采用的用户接口的示例包括但不限于开关、电位计、按钮、拨号盘、滑动件、鼠标、键盘、键区、各种类型的游戏控制器(例如，操纵杆)、跟踪球、显示屏、各种类型的图形用户接口(GUI)、触摸屏、麦克风以及可以接收某种形式的人类生成的刺激并且响应于此生成信号的其他类型传感器。

应该理解，上述概念和下面更详细讨论的附加概念(假设这些概念并不相互不一致)的全部组合被认为是本文所公开的发明主题的一部分。特别地，在本公开的结尾出现的所要求的主题的全部组合被认为是本文所公开的本发明的主题的一部分。还应该理解，本文所明确采用的、也可能出现在通过参考结合的任何公开中的术语应当赋予本文所公开的特定概念最一致的含义。

附图说明

在附图中，类似的参考标号通常在不同附图中表示相同的部分。此外，附图不需要按比例绘制，而是通常强调示出本发明的原理。

图1示出了具有可编程功率控制装置的装置的一个实施例。

图2示出了具有可编程功率轮廓的紧急照明驱动器的紧急照明装置的实施例。

图3示出了具有可编程功率轮廓的紧急照明驱动器的功率输出轮廓的两个示例。

图4示出了具有紧急照明驱动器的紧急照明装置的示例性实施例，其中紧急照明驱动器具有可编程功率轮廓并且包括回扫(flyback)输出转换器和相关反馈环路的示例性实施例。

图5示出了带关断的脉宽调制(PWM)电流模式控制器的示例性实施例的详细低层级图。

图6示出了自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器的示例性实施例的详细低层级图。

具体实施方式

在现有用于紧急照明的解决方案中，缺乏精确地控制光源随时间消耗的功率的能力，并且不能对由备用电源(例如，电池)所获得的能量进行最佳利用。

更一般地，申请人已经认识和理解到，现有技术需要提供一种可以提供受控功率输出轮廓的紧急照明驱动器，并且这将是有利的，该紧急照明驱动器可以满足紧急照明水平随时间变化的规范要求，同时还使得来自备用电源的可用能量的使用最大化，由此提供使用较少和/或减小电池的可能性。

鉴于上述，本发明的各个实施例和实施方式涉及具有可编程输出功率轮廓的紧急照明驱动器。

图1示出了具有可编程功率控制装置100的装置1的一个实施例。

装置1接收来自紧急电源10(例如，一个或多个电池)的紧急输入功率，并且向功率控制负载20提供输出功率。在一些实施例中，装置1可以包括紧急照明装置，可编程功率控制装置100可以包括紧急照明驱动器，并且功率控制负载20可以包括一个或多个照明设备。在一些实施例中，一个或多个照明设备可以包括一个或多个发光二极管(LED)。然而，通常地，功率控制负载20可以包括任何负载，其中，期望对提供给其的功率进行精确控制。

可编程功率控制装置100包括电压转换电路110、功率转换电路120、电压和电流监控器130以及可编程控制设备140。

在一些实施例中，功率转换电路120包括脉宽调制(PWM)DC-DC转换器，其向功率控制负载10提供受控输出电流。然而，其他实施例可以采用除PWM之外的其他类型的功率转换电路和方法。

电压和电流监控器130包括：电压监控器，其被配置为实时监控功率控制负载20两端的电压并且响应于此产生电压反馈信号；以及电流监控器，其被配置为实时监控提供给功率控制负载20的电流，并且响应于此产生电流反馈信号。

在一些实施例中，电压转换电路110包括PWM控制器，用于响应于来自可编程控制设备140的参考信号以及来自电压和电流监控器130的电压反馈信号和/或电流反馈信号控制功率转换电路120的PWM调制器的占空比。再次地，然而，其他实施例可以使用除PWM之外的其他类型的功率转换电路和方法。

在一些实施例中，可编程控制设备140包括处理器，特别地为微处理器。在一些实施例中，功率控制电路100可以包括一个或多个存储设备150，其可以被可编程控制设备140中的处理器访问，并且其存储标识将通过功率转换电路120提供给功率控制负载20的编程功率输出轮廓的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储表示通过功率转换电路120提供给功率控制负载20的输出功率的编程功率输出轮廓的数据，其是一个或多个参数的函数，一个或多个参数诸如时间、温度、紧急电源10采用的能量源的类型、存储在紧急电源10中的剩余能量的量和/或功率控制装置100(或者功率控制负载20，例如包括一个或多个光源)的所在区域的占用。在一些实施例中，一个或多个存储设备150可以包括在可编程控制设备140中。在一些实施例中，存储设备150可以包括易失性存储器和非易失性存储器。在这种情况下，在一些实施例中，非易失性存储器可以存储将由可编程控制设备140的处理器执行的指令以将电压反馈和电流反馈信号转换为参考信号，从而实现期望的输出功率来与期望的功率输出轮廓匹配。

在一些实施例中，通过功率转换电路120提供给功率控制负载20的编程输出功率水平是随时间变化的值。在一些实施例中，功率输出轮廓可以对应于一系列恒定的功率阶梯，每一个都对应于特定的输出功率水平。然而，一般地，可在紧急电源10的可用能量的限制内使用任何任意的功率输出轮廓。

在一些实施例中，可编程控制设备140经由电压反馈信号和电流反馈信号检测由功率转换电路120提供给功率控制负载20的输出功率，并且经由提供给电压转换电路110的参考信号来调整由功率转换电路120提供给功率控制负载20的输出功率，以使得由功率转换电路120提供给功率控制负载20的输出功率与编程输出功率水平匹配。例如，电流反馈信号可用作可编程控制设备140的参考值，以精确地控制由功率转换电路120提供给功率控制负载10的输出功率，从而与编程输出功率水平匹配。

例如，在一些实施例中，可编程控制设备140接收来自电压和电流监控器130的电压反馈信号并根据其计算期望的电流值，其将编程输出功率水平传输至功率控制负载20。在这种情况下，可编程控制设备140还接收来自电压和电流监控器130的电流反馈信号。可编程控制设备140将期望的电流值与电流反馈信号表示的电流值进行比较，并且响应于此向功率转换电路120输出参考信号，该参考信号表示是否应该例如通过调整功率转换电路120的脉宽调制器的占空比来调整输出功率水平。

如果编程输出功率恒定，则可编程控制设备140提供基本恒定的参考信号。如果要调整输出功率，则可编程控制设备140提供调整的参考信号，从而使得电压转换电路110和功率转换电路120调整提供给功率控制负载20的输出功率。

当电压或电流反馈信号不可用或者在指定范围内时(例如，由于负载具有太高或太低的阻抗)，可编程功率控制装置100可以自身限制来防止开路负载上的高电位或者低阻抗负载上的大电流。例如，在一些实施例中，当检测到不适当或超范围的反馈信号时，可编程控制设备140与电压转换电路110一起操作来使得功率转换电路120将输出功率降低至最小编程水平，直到检测到适当的负载为止。

例如，在可编程功率控制装置100中，电压和电流参考信号也被提供给电压转换电路110。这可以利于电压转换电路110保护功率转换电路120抵抗过电压或过电流状况的能力。电压转换电路110可以设置有固有的限制来针对不适当的负载进行保护。在这种情况下，当功率控制负载20的阻抗被检测到小于最低的指定阻抗时，可编程控制设备140可以与电压转换电路110一起操作来限制来将来自功率转换电路120的输出电流限制为设置的最大值。当功率控制负载20的阻抗减小到近似零时，可编程控制设备140可以将来自功率转换电路120的输出电流降低至最小编程运算输出。相反，当功率控制负载20的阻抗被检测为大于最大指定阻抗时，可编程控制设备140可以与电压转换电路110一起操作来将来自功率转换电路120的输出电压限制为设置的最小值。

如上所述，在一些实施例中，功率控制装置100可以被编程来提供用于输出功率的功率输出轮廓，该功率输出轮廓通过功率转换电路120提供给功率控制负载20，其是一个或多个参数的函数，一个或多个参数诸如时间、温度、用于紧急电源10的能量源的类型、存储在紧急电源10中的剩余能量的量以及功率控制装置100(或功率控制负载20)所在区域的占用。

为此，如图1所示，在一些实施例中，功率控制装置100可以包括一个或多个温度传感器160和/或占用传感器170。此外，在一些实施例中，如图1所示并且如下所述，紧急电源可以向可编程控制设备140提供一个或多个信号。应该理解，在其他实施例中，温度传感器160和/或占用传感器170可以从功率控制装置100中省略。在其他实施例中，如下所讨论的，功率控制装置100可以接收来自功率控制装置100外的一个或多个温度传感器和/或占用传感器的一个或多个信号，并且以处理来自温度传感器160和/或占用传感器170的信号相同或相似的方式处理这些信号。确实，一般地，应该理解，为了便于说明，示出包围图1所示功率控制装置100的具体实施例的部件的虚线框，在功率控制装置的其他实施例中，可以在功率控制装置外设置虚线框中所示一个或多个具体部件或者可以省略这些部件。

在一些实施例中，可编程控制设备140接收来自温度传感器160的温度参考值并且基于编程功率转换期望的参考信号。即，基于从温度传感器160接收的温度参考值，可编程控制设备140可以修改参考信号，后者被提供给电压转换电路110来使得功率转换电路120减小、提高或不改变提供给负载20的输出功率。例如，如果温度在预定限值以上，则可编程控制设备140可以减小输出功率以整体上减小对系统的应力。此外，可编程控制设备140可以基于温度的变化率调整提供给负载20的输出功率。

在一些实施例中，可编程控制设备140可以接收来自占用传感器170的占用参考值，并且基于编程功率轮廓转换期望的参考信号该占用参考值可以取决于是否位于特定的区域或空间，例如负载20(例如，一个或多个照明设备)所位于的区域或空间。即，基于来自占用传感器170的占用参考值，可编程控制设备140可以修改其提供给电压转换电路110的参考信号，以使得功率转换电路120减小、增加或不改变其提供给负载20的输出功率。例如，如果在紧急情况下需要被负载20的一个或多个照明设备照亮的区域不被任何人占用，则可编程控制设备140可以降低提供给负载20的输出功率以保存存储在紧急电源10中的能量直到该区域被占用为止。

在一些实施例中，可编程控制设备140可以接收来自紧急电源10的一个或多个信号，其描述紧急电源类型和可用能量的量。如果可用能量保持为低，则可编程控制设备140可以修改其提供给电压转换电路110的参考信号以使得功率转换电路120降低至负载的输出功率。因此，功率控制装置100可以跟随预定的功率轮廓或者动态地随时间调整输出功率轮廓。这实际上可以保留来自紧急电源10的能量，由此延伸紧急操作持续时间。

图2示出了具有紧急照明驱动器200的紧急照明装置2的实施例，该驱动器具有可编程功率轮廓。紧急照明驱动器200可以是可编程功率控制装置100的一个实施例。

紧急照明装置2接收来自紧急电源10(例如，一个或多个电池)的紧急输入功率，并且将输出功率提供给负载20。负载20可以包括一个或多个照明设备。在一些实施例中，一个或多个照明设备可以包括一个或多个发光二极管(LED)290。然而，一般地，负载20可以包括任何负载，其中，提供给其的功率的可编程控制是以下参数的函数：时间、温度、用于紧急电源10的能量源的类型、存储在紧急电源10中的剩余能量的量和/或可编程功率控制装置100和/或负载10所在区域的占用。

紧急照明驱动器200包括用户接口205、逻辑设备210、启动紧急模式(EM)的查找表定序器215、具有关断能力的恒定输出功率DC/DC转换器220、参考电压发生器225、负载电压监控器232、负载电流监控器234、自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器240和过载保护电路250。

参考电压发生器225接收来自紧急电源10(例如，一个或多个电池)的电压，并且产生可被紧急照明驱动器200中的各个电路使用的一个或多个调节输出电压。

恒定输出功率DC/DC转换器220用作功率转换电路，其被配置为接收来自紧急电源(例如，一个或多个电池10)的输入功率，并在来自自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器240的反馈信号的控制下将输出功率提供给负载20。

具体地，如以下更详细描述的，紧急照明驱动器200可以是可编程的，从而响应于电压反馈信号和电流反馈信号控制恒定输出功率DC-DC转换器220，以使得提供给负载20的输出功率具有可编程功率输出轮廓，例如为时间的函数。在一些实施例中，功率输出轮廓可以通过有限数量的恒定功率阶梯来表征，每个阶梯都具有对应的持续时间。例如，在一些实施例中，恒定输出功率DC/DC转换器220可以包括用于向负载20(例如，一个或多个LED 290)提供离散阶梯的经调整电流的电流源，以便最终在多个恒定功率阶梯的每一个期间向负载20提供基本恒定的功率。在一些实施例中，紧急照明驱动器200初始被激活以提供紧急照明时(例如，响应于AC市电源的丢失)的第一恒定功率阶梯可以具有第一功率水平，并且紧急照明驱动器被初始激活之后的指定时间间隔(例如，60分钟或90分钟)的最后阶梯具有小于第一功率水平或大于零的第二功率水平。在一些实施例中，第二功率水平可以是第一阶梯的初始功率水平的指定百分比，其可以被设置为满足具体辖区的紧急照明的规范要求。例如，在美国，紧急照明装置2的电流要求为在至少90分钟的所需最少紧急照明时段内提供初始照明水平的至少60％。在欧洲，所需的最少紧急照明时段为180分钟。

图3示出了用于具有可编程功率轮廓的紧急照明驱动器(例如，图2的紧急照明驱动器200)的两个示例性功率输出轮廓302和304。功率输出轮廓302和304均包括有限数量的恒定功率阶梯305，每一个都具有对应的持续时间，其中，当紧急照明驱动器200被初始激活(例如，响应于AC市电源的丢失)以提供紧急照明时(t＝0)的第一恒定功率阶梯3005具有第一功率水平，以及紧急照明驱动器200被初始激活之后的特定时间间隔(例如，t＝90分钟)时的最后阶梯305具有小于第一功率水平且大于零的第二功率水平。这里，恒定功率阶梯是指输出功率被调整为对应的恒定功率水平且保持在对应的恒定功率水平的时间间隔。恒定功率阶梯的恒定功率水平均可以相互不同。

应该注意，在90分钟的时间段内由每个功率输出轮廓提供给负载(例如，负载20，其可以包括一个或多个照明源)的平均功率对于每个示例性功率输出轮廓302和304来说是相同的(10瓦特)，但是功率随时间降低的方式对于两个轮廓来说完全不同。具体地，在功率输出轮廓302中，功率在第一个20分钟内以一系列阶梯降低，然后在最后的70分钟内将输出功率水平保持为初始功率水平的大约56.1％。相反，功率输出轮廓304采用不同的方式，其中，输出功率在35分钟的较长时间段内保持在初始功率水平，然后在下一个12分钟内相对较快地降低为初始功率水平的47.1％以持续最后的43分钟。当功率输出轮廓302用于驱动LED负载(例如，包括一个或多个LED 290)时，LED的照射水平将从时间t＝0的最大亮度相对快速地下降，但是与功率输出轮廓304相比在90分钟的持续时间内提供较高的最小照射水平。相反，当功率输出轮廓304用于驱动LED负载时，LED的照射水平在相对较长的时间内保持时间t＝0的最大亮度，但是与功率输出轮廓302相比在90分钟的持续时间内的最小照射水平较低。

应该理解，通常地，紧急照明驱动器200可以支持大量的不同功率输出轮廓。尽管在许多情况下，可能期望具有一系列如功率输出轮廓302和304的一系列单调降低的恒定功率阶梯305，但总体上不是需要的。即，在一些实施例中，功率输出轮廓可以具有根据时间增加的一些恒定的功率阶梯。然而，通过采用包括一系列降低阶梯的功率轮廓，在一些实施例中，相对于可能试图在整个所要求的最小紧急照明时间段内保持恒定的光输出、或者试图基于随时间向照明设备提供恒定电流而遵从“自然的”(单调降低的)输出功率轮廓的紧急压载所可能要求的电池而言，紧急照明装置2可以以具有更少和/或更小的电池的紧急电源10进行操作来满足指定的照明要求。

因此，在一些实施例中，紧急照明驱动器200的操作者、编程者或用户可以经由用户接口205选择期望的功率输出轮廓。然后，所选择的功率输出轮廓被转换为针对恒定的功率阶梯(0，n-1)一系列值Pi(＝0、n-1)，其可以经由查找表定序器215存储在紧急照明驱动器200的存储设备的查找表(LUT)中。即，编程动态功率输出轮廓可存储在紧急照明驱动器200的存储设备中。

用户可以以各种方式来定义动态功率输出轮廓，但是在各个实施例中，可以通过用户或操作者提供以下参数中的一些或所有：·所要求的平均功率，可能作为间隔(Pavg_min、Pavg_max)；·各个持续时间，共计为总的所需最小紧急照明时间段(根据美国规定默认90分钟)；·初始功率(P₀)与剩余的“功率阶梯层”(P₁至P_n-1)，或者“阶梯高度”Pi；·最大功率阶梯值Pmax(例如，如果用户接口205中的软件用于计算将实现期望平均功率的功率水平)-在一些实施例中，该值可以具有对应于最小功率阶梯的上限，该最小功率阶梯允许人眼识别负载20提供的照射水平的变化；·所要求的最小紧急照明时间段内的最小输出功率(根据美国规定，其可以限制为不小于P₀的60％)。

明显地，可通过用户选择功率输出轮廓限定总能量的上限，因为针对任何功率输出轮廓由恒定输出功率DC/DC转换器220提供的总能量通过可从紧急电源10(例如，一个或多个电池)获得的存储能量的量来限定，并且可以进一步通过恒定输出功率DC/DC转换器220的功率转换效率所减小。例如，在一些实施例中，不可能在紧急照明驱动器200的整个所需最小紧急照明时间段内使功率输出轮廓具有100％的功率。

因此，在一些实施例中，紧急照明驱动器200可以验证由用户或操作者选择的功率输出轮廓的可行性，然后如果确认可行则实施所选的功率输出轮廓。作为示例，特定的平均功率(如图3所示，在美国在90分钟内计算)可能不可能利用初始和结束的“阶梯层”功率结合用户所选择的时间步长来实现，或者可能违反规范要求。在这种情况下，用户接口205可以向用户传输关于紧急照明驱动器200是否能够提供所选功率输出轮廓的指示。在一些实施例中，用户接口205可以向用户建议或推荐可行的可选功率输出轮廓。

在一些实施例中，用户接口205可以包括由专用软件驱动的双向界面。在这种情况下，界面软件还可以处理期望的功率输出轮廓的可行方面，这最通常是从对初始功率水平与不落到初始功率水平的60％以下的最后水平(即，在90分钟标记处)(在光输出紧密地跟随驱动灯负载的功率的精确假设下)并且还与可能的应用所需平均功率水平进行调和的调节准则角度。因此，总之，这就是用户接口205，其限定恒定功率阶梯的功率水平以及它们的持续时间，并且随后可以以在断电期间在紧急模式下容易遵从的查找表(LUT)的简单形式呈现给紧急照明驱动器200。在这种情况下，逻辑电路210可以接收紧急模式(EM)信号和系统时钟，并且根据它们生成选通时钟，后者提供给启动EM的LUT定序器215以使得启动EM的LUT定序器215通过所选的功率输出轮廓的恒定功率阶梯循环其输出。然而，应该理解，其他实施也是可能的。例如，以其最简单的形式，用户接口205可以被作为单元固件的一部分的一段代码(LUT本身)来替代。此外，在一些实施例中，可以不采用查找表。例如，处理器(例如，用户接口205的一部分)可以根据用户提供的数据计算恒定功率阶梯值以限定期望的功率输出轮廓。

现在将提供关于紧急照明驱动器200如何可以根据所选功率输出轮廓(诸如可经由如上所述的用户接口205接收)来向负载20提供功率的描述。

再次参照图2，负载电压监控器232实时监控由恒定输出功率DC/DC转换器220提供给负载20的电压，并且响应于此生成电压反馈信号V_VFB，并且负载电流监控器234实时监控由恒定输出功率DC/DC转换器220提供给负载20的电流并响应于此生成电流反馈信号V_IFB。在一些实施例中，电压监控器232和电流监控器234中的一个或多个可以包括滤波器(例如，低通滤波器)以滤掉由恒定输出功率DC/DC转换器220提供给负载20的电压和电流上留存的任何高切换频率分量。

过载保护电路250接收电流反馈信号V_IFB和电压反馈信号V_VFB，并且进一步接收来自参考电压发生器225的参考电压反馈电压V_RVFB和参考电流反馈电压V_RCFB。过载保护电路250被配置为在输出电流或输出电压太高的情况下(例如，由于负载20的阻抗太高(例如，由于开路)或太低(例如，由于短路)的问题)关断恒定输出功率DC/DC转换器220。

自适应采样率的功率控制反馈电压和斜率发生器240接收电流反馈信号和电压反馈信号以及编程功率水平Pi，例如编程功率输出轮廓的电流恒定功率阶梯的功率水平。自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器240包括功率计算单元，其被配置为实时计算(1)提供给负载的输出功率与(2)应该提供给负载20的编程功率水平Pi(对应于作为时间函数的用于紧急照明驱动器200的编程功率输出轮廓)之间的差，并且进一步被配置为提供功率控制反馈信号V_PCFB以控制恒定输出功率DC/DC转换器220向负载20提供编程功率水平Pi。自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器240可以动态地调整输出转换器控制斜率量化阶梯和/或输出轮廓采样率(即，后者可以在获取并锁定特定功率水平之后的每个恒定功率阶梯期间变慢)。更具体地，在一些实施例中，自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器240可以确定紧急照明驱动器200何时在相邻的恒定功率阶梯之间的过渡处进行操作以及何时在恒定的功率阶梯内操作。在这种情况下，一旦功率阶梯过渡发生，紧急照明驱动器200可以将输出功率的采样率增加到最大速率，从而更加快速地转换至新功率水平，并且可以在紧急照明驱动器200“稳定”至下一恒定功率阶梯水平并且因此在恒定功率阶梯“内”操作之后进行操作时降低功率采样率，如以下参照图6所更加详细描述。这可以提供：计算资源和能量节省以及可变阶梯转换器控制斜率量化。此外，可以通过过载保护电路250提供用于电压和/或电流过载状况的快速输出功率关断。

此外，在一些实施例中，恒定输出功率DC/DC转换器220提供给负载20的离散阶梯调整电流的幅度可以根据如来自负载电流监控器234的电流反馈信号V_IFB指示的提供给负载20的电流与(2)应该提供给负载20的对应于紧急照明驱动器200的编程功率输出轮廓的目标负载电流之间的差来变化。即，顺序的电流阶梯可以在获取(粗调整)阶段具有更高的幅度，并且随着提供给负载20的输出电流接近用于给定功率阶梯的目标电流而变得更精细，由此允许在每个输出轮廓阶梯期间需要实现目标恒定功率的时间的潜在加速。此外，应该提及，如果经由斜率控制而非电压电平控制来实现控制，则可以经由通过自适应采样率的功率控制反馈电压和斜率发生器240输出的控制信号V_PCFB的斜率的变化来实现上述电流阶梯控制。

图4示出了具有紧急照明驱动器400的紧急照明装置4的示例性实施例，该紧急照明驱动器具有可编程功率轮廓并且包括回扫输出转换器和相关反馈环路的示例性实施例。紧急照明驱动器400可以是可编程功率控制装置100的一个实施例。

紧急照明驱动器400包括参考电压发生器225、负载电压监控器232、负载电流监控器234、自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器240、具有关断能力的脉宽调制(PWM)电流模式控制器421、PWM控制开关422、回扫变压器423、初级绕组电流反馈控制器424、低通滤波器425、电压/电流过载保护电路426和三稳态PWM控制器关断电路427。尽管图4中未示出，但紧急照明驱动器400还可以包括图2所示紧急照明驱动器200的用户接口205、逻辑电路210和启动EM的LUT定序器215。

图2和图4中的类似标号元件可以是相同的，并且不再重复其描述。

PWM控制开关422、回扫变压器423、初级绕组电流反馈控制器424和低通滤波器425是用于向负载(具体地，包括一个或多个LED 290的LED负载)提供电流的基于PWM的DC/DC功率转换器的典型部件，因此省略其描述。

电压/电流过载保护电路426接收来自负载电压监控器232的电压反馈信号V_VFB和来自负载电流监控器234的电流反馈信号V_IFB以及来自参考电压发生器225的参考电压反馈电压V_RVFB和参考电流反馈电压V_RCFB，并且根据它们确定提供给负载20的输出电压或输出电流何时超过指定参考值，例如由于负载20具有的阻抗太高(例如，开路)或太低(例如，短路)的问题。当超过最大电流或最大电压时，电压/电流过载保护电路426向三稳态PWM控制器关断电路427输出控制信号，例如将到脉宽调制(PWM)电流模式控制器421的反馈信号下拉，从而关断PWM电流模式控制器421的操作。

图5示出了具有关断能力的脉宽调制(PWM)电流模式控制器500的示例性实施例的详细低层级图，其可以是PWM电流模式控制器421的一个实施例。

PWM电流模式控制器500包括具有关断能力的跳周期(skip-cycle)控制反馈电路510、锯齿发生器520、具有斜坡补偿和前沿消隐(LEB)的电流感应控制反馈控制器530以及逻辑组合和输出驱动器540。斜坡补偿可用于防止连续导通模式设计中的次谐波振荡，同时由于使用电流模式控制时接通PWM控制(例如，MOSFET)开关422(并且监控开关电流)时可能的电流尖峰而使用前沿消隐。

图6示出了自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器600的示例性实施例的详细低层级图，其可以是自适应采样率的功率控制反馈电压和斜率发生器240的一个实施例。

自适应采样率的功率控制反馈电压和斜率发生器600包括自适应采样率的功率误差计算单元610、第一和第二电压/斜率控制电路622和624以及多路复用器630。

自适应采样率的功率误差计算单元610的可变(自适应)采样率特征在上面已经提到：即，一旦在每个间隔i期间获取并锁定针对特定恒定功率阶梯的恒定功率水平Pi，就减慢采样。

通过将用于电流时间间隔i的恒定功率阶梯的编程功率水平Pi(例如，从启动EM的LUT定序器215接收)与传输至负载20的实际输出功率进行比较来进行任何给定时间的功率误差的计算，该实际输出功率如通过实时使从电压反馈信号V_VFB确定的负载20两端的电压乘以从电流反馈信号V_IFB确定的通过负载20的电流来计算。该误差可以计算为幅度和符号(图6中的“sgn”)。有利地，可以通过硬件或软件(在后者的情况下，可能使用微处理器)的专用设备来执行乘法。功率误差的幅度可以确定可能的可变斜坡控制量化阶梯的大小(其在简化实施方式中可以是恒定的)，而符号可以确定功率控制反馈(V_PCFB)信号的水平是增加还是减小。应该注意，在一些实施例中，负载电流监控器234或自适应采样率的功率误差计算单元610可以包括低通滤波器，其过滤掉PWM开关信号可能留在输出电流上的频率(例如，100kHz)，由此有效地在非常短的时间间隔上平均化负载电流(可选地或另外地，功率计算单元(例如，微控制器)有时可以计算多个采样的平均值，通常在达到毫秒的时间间隔内)。

虽然本文描述和示出了多个发明实施例，但本领域技术人员将容易设想用于执行本文描述的功能和/或得到本文描述的结果和/或一个或多个优势的各种其他方式和/或结构，并且每一个这样的变化和/或修改都包括在本文所述发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和结构仅仅是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或结构将取决于使用发明教导的具体应用。本领域技术人员将意识到或者能够仅使用常规实验得到本文所述具体发明实施例的许多等效。因此，应该理解，前述实施例仅通过示例来呈现，并且在所附权利要求及其等效物的范围内，可以以不同于具体描述和声明的方式来实践发明实施例。本公开的发明实施例的目的在于本文所述的每个特征、系统、制品、材料、工具和/或方法。此外，如果这些特征、系统、制品、材料、工具和/或方法相互不一致，则两个或多个这样的特征、系统、制品、材料、工具和/或方法的任何组合包括在本公开的发明范围内。

如本文定义和使用的，所有定义应理解为在词典定义、通过参考所并入的文档中的定义和/或所限定术语的普通含义上进行支配。

本文在说明书和权利要求中使用的不定冠词“一个”应该为理解为“至少一个”，除非明确相反指出。

本文说明书和权利要求中使用的词语“和/或”应该理解为所联结的元件的“任一个或两个”，即在一些情况下元件组合存在而在其他情况下单独存在的元件。“和/或”列出的多个元件应该以相同方式解释，即，所联结的元件的“一个或多个”。除了“和/或”词句所具体标识的元件之外，其他元件可以可选地存在，无论是否所具体标识的那些元件关联。因此，作为非限制性示例，当结合诸如“包括”的开放性语言使用时，涉及“A和/或B”可以在一个实施例中仅表示A(可选地包括除B之外的元件)；在另一实施例中仅表示B(可选地包括除A之外的元件)；在又一实施例中表示A和B(可选地包括其他元件)等。

如说明书和权利要求中使用的，“或者”应该理解为具有与上述“和/或”相同的含义。例如，当在列表中分隔多项时，“或”或者“和/或”应该理解为包括性地，即包括至少一个，但是还包括多于元件或列表元件中的多于一个，并且可选地包括附加的未列出的项目。仅仅明确相反表示的术语，诸如“仅一个”或“确切的一个”，或者当权利要求中使用“由…组成”时将表示包括多个元件或列表元件中的确切一个元件。通常，当前面加上排他性的术语(诸如“任一”、“之一”、“仅其中之一”或“确切之一”)时，本文使用的术语“或者”应该仅解释为表示表示排他性的替换(即，“一个或另一个而不是两个”)。当权利要求中使用时，“主要由…组成”应该具有在专利法律领域中使用的常规含义。

如这里在说明书中和在权利要求书中使用的，短语“至少一个”在引用一个或者多个元件的列表时，应当理解为意味着从元件列表中的元件中的任何一个或者多个元件中选择的至少一个元件、但是不必包括在元件列表内具体列举的每一个元件中的至少一个元件并且未排除元件列表中的元件的任何组合。这一定义也允许可以可选地存在除了在短语“至少一个”引用的元件列表内具体标识的元件之外的、无论是与具体标识的那些元件有关还是无关的元件。因此，作为非限制示例，“A和B中的至少一个”(或者等效为“A或者B中的至少一个”或者等效为“A和/或B中的至少一个”)可以在一个实施例中指代至少一个A、可选地包括多个A而无B存在(并且可选地包括除了B之外的元件)；在另一实施例中指代至少一个B、可选地包括多个B而无A存在(并且可选地包括除了A之外的元件)；在又一实施例中指代至少一个A、可选地包括多个A和至少一个B、可选地包括多个B(并且可选地包括其它元件)；等等。

也应当理解，除非清楚地相反指示，在这里要求保护的包括多于一个步骤或者动作的任何方法中，方法的步骤或者动作的顺序未必限于记载方法的步骤或者动作的顺序。

在权利要求以及上述说明书中，所有过渡短语(诸如“包括”、“承载”、“具有”、“包含”、“涉及”、“保持”等)被理解为开放性的，即，表示包括但不限于。只有“由…组成”和“主要由…组成”的过渡短语应该是封闭或半封闭的过渡短语，如美国专利局专利审查程序的手册的章节2111.03中所阐述的。