CN100591568C

CN100591568C - 自行车用照明装置

Info

Publication number: CN100591568C
Application number: CN200710102369A
Authority: CN
Inventors: 北村智
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2027-04-30
Also published as: EP1918185A1; JP2008110644A; JP4326554B2; EP1918185B1; TW200819341A; US20080101079A1; TWI320379B; CN101172497A; US7883248B2

Abstract

在具有多个发光二极管的自行车用照明装置中，能够与发电机的旋转状态对应而得到最合适的输出。前灯(14)是可与根据自行车的行进而发电的发电机(19)连接的装置，具有多个光源(20a～20d)和切换控制部(21)。多个光源分别具有借助发电机的输出而发光的发光二极管(31，32)。控制部根据发电机的旋转状态而切换控制发电机和多个光源之间的连接状态。

Description

自行车用照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置，特别是涉及能够连接到根据自行车的行进而发电的发电机上的自行车用照明装置。

背景技术

在自行车的前灯或尾灯等的自行车用照明装置中，公知有为了减少灯泡烧毁的故障等而使用发光二极管的照明装置(例如，参照专利文献1)。在以往的照明装置中，通过由配置在车轮中的轮毂发电设备发出的电力来点亮发光二极管。发光二极管设置有两个，以相互反向的方式并联连接。由此，无需对从轮毂发电设备输出的交流电力进行整流就可进行使用。

专利文献1：特开2005-329737号公报

在灯泡这样的电阻负载时，一般而言，按照欧姆定律，在灯泡中流过的电流与电压成比例。但是，在发光二极管负载时，在2～4伏特左右的电压下电流急剧地流出。此外，在发光二极管为一个时，在旋转速度低的状态下可以得到一定程度的输出，但若旋转速度变高，则中途的输出的上升比例降低，存在几乎达到极限的问题。因此，存在高速行进时输出不充分的问题。

为了消除这样的问题而考虑串联连接多个发光二极管。在串联连接发光二极管时，随着自行车的速度变快、即发电机的旋转速度变快，与发光二极管匹配的电压(以下，称为匹配电压)升高，所以连接的发光二极管的数量越多，其输出越大。但是，随着旋转速度的降低，匹配电压降低。因此，若令串联连接多个发光二极管的装置动作，则可能在发电电压较低的低速行进时无法得到充分的输出。

发明内容

本发明的课题为，在具有多个发光二极管的自行车用照明装置中，可根据发电机的旋转状态而得到最合适的输出。

技术方案1的自行车用照明装置，是能够与根据自行车的行进而发电的发电机连接的装置，包括多个光源和控制部。多个光源，分别具有借助发电机的输出而发光的至少一个发光二极管。控制部，根据发电机的旋转状态而切换控制发电机和多个光源之间的连接状态。

在该照明装置中，根据发电机的旋转状态而切换控制发电机和多个光源的连接状态。例如，在发电机的旋转状态为较低的低速时，仅接通一个光源，并随着旋转状态变快而增加接通的光源。由此，可在匹配电压较低的低速时确保充分的输出，并且在匹配电压较高的高速时也得到充分的输出。在此，由于构成为根据发电机的旋转状态而切换控制多个光源的连接状态，所以可根据旋转状态增减点亮的光源的数量。因此，可根据发电机的旋转状态得到最合适的输出。

技术方案2的自行车用照明装置，在技术方案1所述的装置中，还包括能够接通断开多个光源的多个开关部、和检测发电机的旋转状态的旋转状态检测部，控制部，根据由旋转状态检测部检测出的旋转状态使多个开关部接通断开，由此切换控制发电机和多个光源之间的连接状态。此时，由于检测旋转状态并根据该检测结果而接通断开开关部，从而切换控制发电机和光源的连接状态，所以控制的精度变高，可根据发电机的旋转状态而得到更合适的输出。

技术方案3的自行车用照明装置，在技术方案1或2所述的装置中，多个光源分别具有以极性不同的方式并联连接的两个发光二极管。此时，由于构成一个光源的两个发光二极管以极性不同的方式并联连接，所以两个发光二极管配置为相互成为反向。因此，即便从发电机输出交流电，无需对该交流电力进行整流就可进行使用。

技术方案4的自行车用照明装置，在技术方案1或2所述的装置中，还具有对交流发电机的交流电力进行整流的整流电路，多个光源分别具有一个发光二极管，在整流后的电力作用下动作。此时，由于可通过一个发光二极管构成光源，所以光源的构成变得简单，可实现照明装置的小型化。

技术方案5的自行车照明用装置，在技术方案2至4中的任一项所述的装置中，控制部以下述方式控制开关部：与从由旋转状态检测部检测的旋转状态得到的自行车速度的增加相对应，从一个光源开始依次增加接通的发光二极管。此时，由于与自行车的速度对应，光源的发光二极管依次接通而增加点亮的发光二极管，所以可根据速度而得到最合适的输出。

技术方案6的自行车用照明装置，在技术方案5所述的装置中，控制部以下述方式控制开关部：根据检测出的速度的增加，逐一依次接通多个光源。此时，若速度增加，则点亮的光源一个个地增加，所以可抑制无用的电力的消耗。

根据本发明，由于构成为根据发电机的旋转状态而切换控制多个光源的连接状态，所以可根据旋转状态增减点亮的光源的数量。因此，可根据发电机的旋转状态得到最合适的输出。

附图说明

图1是采用了本发明的第1实施方式的自行车的侧视图。

图2是其控制框图。

图3是其控制流程图。

图4是表示串联连接的发光二极管的输出曲线的图表。

图5是表示本发明的照明装置的输出曲线的图表。

图6是第2实施方式的相当于图2的图。

附图标记说明：

14、114前灯(自行车用照明装置的一例)

19发电机

20a～20d，120a～120d光源(多个光源的一例)

21切换控制部(控制部的一例)

22a～22d，122a～122d第1～第4开关(多个开关部的一例)

31a～31d，32a～32d，131发光二极管

23旋转状态检测部

101自行车

具体实施方式

<第1实施方式>

在图1中，采用本发明的第1实施方式的自行车101包括：具有前叉102a的车架102、把手104、由链条和踏板等构成的驱动部105、具有辐条99的前轮(车轮)106、后轮107。该自行车101的前轮106中装入在内部具有交流输出的发电机19(图2)的轮毂发电设备10，发出的电力经由电源线13供给到前灯(自行车用照明装置的一例)14。

作为本发明的第1实施方式的自行车用照明装置的前灯14，固定在设置于前叉102a上的灯架102b上。前灯14在前部具有透镜15a，且具有固定在灯架102b上的灯壳15。

此外，前灯14，如图2所示，具有收纳在灯壳15内的多个(例如4个)光源20a～20d、和根据发电机19的旋转状态而切换控制发电机19和多个光源20a～20d之间的连接状态的切换控制部(控制部的一例)21。前灯14，还具有可接通断开多个光源的第1～第4开关(多个的开关部的一例)22a～22d、检测发电机的旋转状态的旋转状态检测部23、向切换控制部21供给既定电压的直流电的电路电源部24、根据自行车101的周围的亮度(照度)而统一接通断开光源20a～20d的照度控制部25。

照度控制部25，配置在发电机19和光源20a～20d之间，在周围为亮的例如白天这样的亮状态时，断开光源20a～20d，在周围为暗的例如夜间这样的暗状态时，接通光源20a～20d。

多个光源20a～20d串联连接，各光源20a～20d具有借助发电机19的交流输出而发光的两个发光二极管31a～31d、32a～32d。各发光二极管31a～31d，32a～32d是例如3W、700mA左右的高亮度型的白色发光二极管。两个发光二极管31a～31d，32a～32d以极性不同的方式并联连接。即，将一方的发光二极管31a～31d的阳极与另一方的发光二极管32a～32d的阴极连接，并将一方的发光二极管31a～31d的阴极与另一方的发光二极管32a～32d的阳极连接，将两个发光二极管31a～31d，32a～32d配置为相互成为反向。由此，无需将来自发电机19的交流输出整流为直流就可进行使用。

切换控制部21，包括具有例如CPU、RAM、ROM或输入输出I/F的微型计算机。切换控制部21，根据由旋转状态检测部23检测出的旋转状态来接通断开第1～第4开关22a～22d，由此切换控制发电机19和光源20a～20d之间的连接状态。

第1～第4开关22a～22d，配置在照度控制部25和各光源20a～20d之间。具体而言，第1开关22a连接在光源20a和光源20b之间，第2开关22b连接在光源20b和光源20c之间，第3开关22c连接在光源20c和光源20d之间，第4开关22d与光源20d的端部连接。照度控制部25，与发电机19的一端连接，光源20a的端部与发电机19的另一端连接。第1～第4开关22a～22d由切换控制部21进行接通断开的控制。在此，若仅第1开关22a接通，则光源20a点亮，若仅第2开关22b接通则光源20a、20b点亮，若仅第3开关22c接通则光源20a～20c点亮，若仅第4开关22d接通，则全部的光源20a～20d点亮。

旋转状态检测部23与发电机19的一端连接，根据发电机19的输出，发电机19每旋转一圈，旋转状态检测部23生成具有多个脉冲的脉冲信号并输出到切换控制部21。在切换控制部21中，根据该多个脉冲信号计算出自行车101的速度。

电路电源部24，与发电机19的一端连接，将发电机19的交流输出整流为直流，并且定电压化为例如3～5伏特左右的既定直流电压而输出到切换控制部21。

在此，在图4中表示发光二极管31a～31d或32a～32d的输出曲线，其中以令光源20a～20d的连接数变化时的发光二极管31a～31d或者32a～32d的输出(W)作为纵轴、以自行车101的时速(km/h)作为横轴。在此，在图4中，黑菱形的长虚线表示仅将一个光源连接在发电机19上时的输出曲线，黑方形的双点划线表示将串联连接的两个光源连接在发电机19上时的输出曲线。此外，黑三角的短虚线表示将串联连接的3个光源连接在发电机19上时的输出曲线，X的点划线表示将串联连接的4个光源连接在发电机19上时的输出曲线。

如图4所示，随着串联连接的发光二极管的数量的增加，高速时的输出逐渐增大。但是，相反，低速时的输出逐渐减小。因此，在本实施方式中，在基于光源的个数的输出曲线交叉的位置附近的速度V1～V3处，通过切换控制部21切换控制点亮的光源20a～20d的数量，由此可得到与速度对应的最合适的输出。

接着，根据图3所示的控制流程图对切换控制部21的切换控制动作进行说明。

若自行车101行进而使切换控制部21通电，则在步骤S1进行初始设定。在步骤S1中，设定例如车轮的周长数据或上述切换用的速度V1～V3等的数据。在步骤S2中，从由旋转状态检测部23输出的脉冲信号的旋转状态的数据计算出自行车101的速度V。在步骤S3中，判断速度V是否小于速度V1、即一个发光二极管和两个发光二极管的输出曲线交叉处附近的速度。在步骤S4中，判断速度V是否在速度V1以上且小于速度V2、即两个发光二极管和3个发光二极管的输出曲线交叉处附近的速度。在步骤S5中，判断速度V是否在速度V2以上且小于速度V3、即3个发光二极管和4个发光二极管的输出曲线交叉处附近的速度。

在速度V小于速度V1时，从步骤S3转移到步骤S10。在步骤S10中，仅接通第1开关22a，并断开其他的第2～第4开关22b～22d，回到步骤S2。由此，仅光源20a点亮。在速度V为速度V1以上且小于速度V2时，从步骤S4转移到步骤S11。在步骤S11中，仅接通第2开关22b，并关闭其他的第1、第3、第4开关22a、22c、22d，并回到步骤S2。由此，两个光源20a、20b点亮。

在速度V在速度V2以上且小于速度V3时，从步骤S5转移到步骤S12。在步骤S12中，仅接通第3开关22c，并断开其他的第1、第2、第4开关22a、22b、22d，并回到步骤S2。由此，3个光源20a～20c点亮。在速度V为速度V3以上时，从步骤S5转移到步骤S6。在步骤S6中，仅接通第4开关22d，断开其他的第1～第3的开关22a～22c。由此，4个光源20a～20d全部点亮而回到步骤S2。

图5表示这样切换控制光源20a～20d时的输出曲线。在图5中，黑菱形的实线表示切换控制时的输出曲线，*的双点划线表示使用15Ω负载的灯泡时的输出曲线。

从图4和图5的比较可知，与发光二极管为一个时相比，高速侧的输出变高，与发光二极管为两个时相比高速侧以及低速侧的输出变高，与发光二极管为3个时相比高速侧以及低速侧的输出变高，与发光二极管为四个时相比低速侧的输出变高。

在该前灯14中，在发电机19的旋转状态为较低的低速时，仅接通一个光源20a，并随着旋转状态变快而逐渐增加接通的光源。由此，可在匹配电压较低的低速时确保充分的输出，并且在匹配电压较高的高速时也得到充分的输出。在此，由于构成为根据发电机19的旋转状态而切换控制多个光源20a～20d的连接状态，所以可根据旋转状态增减点亮的光源20a～20d的数量。因此，可根据发电机19的旋转状态而得到最佳的输出。

<第2实施方式>

在上述第1实施方式中，在光源20a～20d上分别设置以极性不同的方式并联连接的两个发光二极管，原样使用发电机19的交流输出而令光源20a～20d点亮，但在第2实施方式中，如图6所示，在前灯114中设置有将交流电力整流为直流的整流电路126。

整流电路126，配置在发电机19的一端和照度控制部25之间。整流电路126，由桥接4个二极管的全波整流电路构成。此外，电路电源部124没有整流功能，具有将直流既定电压化的定电压功能。

串联连接的光源120a～120d，分别由一个发光二极管131a～131d构成。该发光二极管131a～131d的阳极与各开关22a～22d连接。

切换控制部21，进行与第1实施方式相同的控制。即，在速度V小于速度V1时仅接通第1开关22a，在速度V1以上且小于速度V2时仅接通第2开关22b，在速度V2以上且小于速度V3时仅接通第3开关22c，在速度V3以上时仅接通第4开关22d。由此，从光源120a开始，与各速度对应地依次增加接通的光源。

此时，由于通过一个的发光二极管131a～131d构成各自的光源120a～120d，所以光源120a～120d的结构简单，可实现前灯114的小型化。

<其他实施方式>

(a)在上述两实施方式中，构成为设置照度控制部而根据照度接通断开光源，但也可构成为不设置照度控制部而始终点亮。此外，也可将照度传感器与切换控制部连接，并通过切换控制部进行与照度对应的接通断开控制。

(b)在上述两实施方式中，从旋转状态的检测结果计算出自行车的速度而进行切换控制，但也可使用发电机19的旋转状态即发电机19的旋转速度来进行切换控制。此外，也可另外设置检测自行车的速度的速度传感器，并以其检测输出作为发电机的旋转状态来进行切换控制。

(c)在上述两实施方式中，作为自行车用照明装置来说例示了前灯，但也可将本发明应用在闪烁地表示自行车的位置等的指示灯或尾灯上。

(d)在上述两实施方式中，例示了安装在前叉102a上的前灯，但作为自行车的照明装置，只要可安装在自行车上，则安装在任意部位都可以。

(e)在上述两实施方式中，作为发电机19例示了搭载在轮毂发电设备10上的发电机，但连接在本发明上的发电机不限定于此，也可与轮缘发电设备、或配置在车轮的辐条和车架之间的发电机、或配置在车轮的辐条的外侧的发电机连接。

(f)光源的个数不限定为4个，只要为多个，则可为任意个。此外，开关数也不限定为4个，可与光源的个数或连接方式对应而任意地设定。

(g)在上述实施方式中，串联连接光源，但在使用4个光源时，也可构成为例如在并联连接4个光源的构成、将并联连接的两个光源串联连接的构成、串联连接4个光源的构成之间进行切换控制。此时，与串联连接光源的后者的构成相比，在增加了并联连接的前者的两种情况中，具有大幅减少在各发光二极管中流过的电流的效果。

Claims

1.一种自行车用照明装置，能够与根据自行车的行进而发电的发电机连接，包括多个光源，多个光源分别具有借助上述发电机的输出而发光的至少一个发光二极管，

其特征在于，所述各光源串联连接，

所述自行车用照明装置还具有控制部，所述控制部根据上述发电机的旋转状态而切换控制上述发电机和上述多个光源之间的连接状态，改变发光的光源的数量。

2.如权利要求1所述的自行车用照明装置，其特征在于，

还包括：能够接通断开上述多个光源的多个开关部、和检测上述发电机的旋转状态的旋转状态检测部，

上述控制部，根据由上述旋转状态检测部检测出的旋转状态使上述多个开关部接通断开，由此切换控制上述发电机和上述多个光源之间的连接状态。

3.如权利要求1或2所述的自行车用照明装置，其特征在于，上述多个光源分别具有以极性不同的方式并联连接的两个发光二极管。

4.如权利要求1或2所述的自行车用照明装置，其特征在于，

还包括对上述交流发电机的交流电力进行整流的整流电路，

上述多个光源分别具有一个发光二极管，并在整流后的电力作用下动作。

5.如权利要求2所述的自行车用照明装置，其特征在于，上述控制部以下述方式控制上述开关部：与从由上述旋转状态检测部检测的旋转状态得到的自行车速度的增加相对应，从一个光源开始依次增加接通的发光二极管。

6.如权利要求5所述的自行车用照明装置，其特征在于，上述控制部以下述方式控制上述开关部：根据检测出的上述旋转速度的增加，逐一依次接通上述多个光源。