DE4121855A1 - Fahrradleuchte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrradleuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Charakteristisch bei einer Fahrradleuchte ist die stark von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Dynamospannung. Insoweit ist der Begriff Fahrradleuchte der Einfachheit halber für alle elektrischen Generator-Verbraucher-Anordnungen stellvertretend zu verstehen, bei denen ähnliche Verhältnisse herrschen. So könnte der Dynamo durch ein Windrad angetrieben werden und eine stationäre Beleuchtung versorgen. Aber die Verhältnisse bei einem Fahrrad sind besser bekannt und dies ist auch das Haupteinsatzgebiet der Erfindung. Vor allem handelt es sich um eine Fahrradrückleuchte, bei der es aus Sicherheitsgründen besonders wichtig ist, daß sie gut sichtbar ist.

Bei bisherigen Fahrradleuchten ist eine Glühlampe unmittelbar zwischen die zum Dynamo führenden Anschlüsse geschaltet. Eine Glühlampe hat einen relativ kleinen Betriebsspannungsbereich zwischen den Grenzen gerade noch brauchbarer Lichtstärke und größter Lichtstärke beim Durchbrennen der Glühwendel. Da sie bei der größtmöglichen Dynamospannung noch eine akzeptable Lebensdauer aufweisen muß, bedeutet dies, daß die obere Grenze ihres Betriebsspannungsbereiches noch mit einer Sicherheitsreserve über der maximalen Dynamospannung liegen muß, wodurch die untere Grenze gerade ausreichender Lichtstärke bei einer relativ hohen Dynamospannung liegt. Bei einem gemütlichen Fahrtempo und entsprechend niedriger Dynamospannung reicht daher die erzielbare Lichtstärke nicht aus.

Eine gewisse Korrektur wird bei einzelnen Anlagen durch einen extra höheren elektrischen Innenwiderstand des Dynamos erreicht, der einen flacheren Spannungs­ anstieg bei niedrigerer Maximalspannung zufolge des mit der Geschwindigkeit auch ansteigenden Verlustes im Dynamo bewirkt. Damit werden die vorgenannten Grenzen zu niedrigeren Dynamospannungen und Fahrgeschwindigkeiten hin verschoben, aber um den Preis höherer Energieverschwendung. Bei größerer Geschwindigkeit bremst der Dynamo stärker. Dies ist insbesondere dann störend, wenn der Dynamo über ein Reibrad angetrieben wird, das an den Fahrradreifen angedrückt wird (Friktionsantrieb). Es kann dann nämlich das Reibrad durchrutschen, besonders wenn der Fahrradreifen naß ist. Gerade aber bei Regen und den damit verbundenen schlechten Sichtverhältnissen ist der Ausfall des Dynamoantriebs sehr störend. Ein weiterer Nachteil dieser Korrektur besteht darin, daß eine bestimmte Maximalspannung (z. B. 5 V) auch nur bei der Normalbelastung eingehalten wird, das heißt, wenn das Vorder- und Rücklicht angeschlossen sind. Fällt eine der Leuchten aus, hat dies einen Anstieg der Maximalspannung zur Folge, was wiederum dazu führt, daß auch die zweite Leuchte überlastet wird und ausfällt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrradleuchte der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die eine ausreichende Lichtstärke über einen größeren Betriebsbereich liefert, dabei energiesparend und langlebig ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Es sind jetzt mindestens zwei Leuchteinheiten vorgesehen, auf die die maximale Dynamospannung aufgeteilt wird. Somit ist jede Leuchteinheit nur für einen Teilbetrag der Maximalspannung auszulegen, wodurch die obere und untere Grenze des Betriebsspannungsbereiches jeder Leuchteinheit erheblich tiefer liegt als bisher. Wenn dann die Anzahl der in Reihe liegenden Leuchteinheiten stufenweise der jeweils verfügbaren Dynamospannung angepaßt wird, schließt dies auch den Fall ein, daß die "Reihe" gemäß Merkmal e) auch nur aus einer Leuchteinheit allein besteht. Diese liefert dann schon bei sehr kleiner Dynamospannung und Fahrgeschwindigkeit eine ausreichende Lichtstärke. Das Zuschalten weiterer Leuchteinheiten mit ansteigendem Spannungsbereich verhindert eine Überlastung der Leuchteinheiten und setzt zugleich stets einen wesentlichen Teil der Dynamoenergie in Licht um. Im höchsten Spannungsbereich liegen dann alle Leuchteinheiten gemäß Merkmal f) unmittelbar in Reihe und unmittelbar ohne jegliche zwischengeschaltete Energieverbraucher zwischen den Anschlüssen. Gerade bei höchster Fahrgeschwindigkeit sind Verluste am weitesten reduziert.

Da mindestens zwei Leuchteinheiten vorhanden sind, ist es vorteilhaft, gemäß Anspruch 2, jedenfalls im untersten Spannungsbereich, wo die "Reihe" nach dem Merkmal e) des Anspruchs 1 nur eine Leuchteinheit aktiviert, eine zweite solche "Reihe" parallel einzuschalten. Zwar verdoppelt dies die Strombelastung des Dynamos in diesem Bereich, doch steigert dies auch die Lichterzeugung.

Besonders vorteilhaft ist es, gemäß Anspruch 3 Leuchtdioden zu verwenden. Insbesondere bei einer Verwendung als Fahrradrückleuchte ist dies vorteilhaft, da rot leuchtende Leuchtdioden hoher Lichtausbeute zur Verfügung stehen. Es ist dann keine Filterscheibe (Rotfilter) erforderlich. Leuchtdioden haben eine derart hohe Lebensdauer auch bei den bei Fahrrädern typischen mechanischen Belastungen (Vibrationen), daß sich ein Austauschen defekter Leuchtdioden, wie bei Glühlampen üblich, erübrigt. Daher kann die ganze Leuchtenanordnung hermetisch dicht verkapselt werden, wodurch die Zuverlässigkeit vergrößert wird.

Als Leuchtdioden (mit rotem Licht) sind beispielsweise folgende Typen empfehlenswert: TLRA 180, TLRA 180-WX, TLRA 180-XY von Toshiba; HLMP-8102, HLMP-8103, HLMP-8104, HLMP-8150 von Hewlett-Packard. Bei letzteren handelt es sich um den Typ Aluminium-Gallium-Arsenid mit doppeltem heterogenem pn-Übergang und transparentem Substrat. (Kurzbezeichnung: TS Al Ga As).

Die Verwendung von Leuchtdioden hoher Lichtausbeute ermöglicht es, nur eine Halbwelle der Dynamowechselspannung zur Lichterzeugung zu beanspruchen, wobei sich diese "Einweggleichrichtung" durch die diodenähnliche Betriebsart der Leuchtdioden ohne weiteres ergibt. Die Erfindung eröffnet daher die vorteilhafte Möglichkeit, die in der anderen Halbwelle verfügbare Energie gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 11 zu speichern und gemäß Anspruch 12 oder 15 für ein sogenanntes Standlicht zu verwenden. Damit kann auch bei kürzeren Fahrtunterbrechungen (etwa bis 5 Minuten je nach Kapazität des Speichers) eine Lichterzeugung aufrecht erhalten werden. Auch dies ist vor allem im Fall eines Fahrradrücklichts von Bedeutung, um ein Auffahren auf einen vor einer Ampel wartenden Fahrradfahrer zu verhindern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den übrigen, nicht separat angesprochenen Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 das Schaltschema einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrradrückleuchte,

Fig. 2 den rechten Teil des Schaltschemas gemäß einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Fahrradleuchte.

Die Fahrradleuchte gemäß Fig. 1 hat zunächst zwei elektrische Anschlüsse 11 und 12, die in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Dynamo verbunden werden. Zwischen ihnen liegt die Dynamospannung U_D an, bei der es sich um eine Wechselspannung handelt.

Zwischen den Anschlüssen 11, 12 befindet sich die Reihenschaltung von zwei gegensinnig gepolten Zenerdioden Z1 und Z2 mit einer Zenerspannung von je 9,1 V. Sie dienen dazu, exzessiv hohe Spannungsspitzen zu kappen, um die nachfolgend beschriebenen Elemente vor einer Zerstörung zu schützen. Normalerweise treten sie nicht in Funktion.

Zwischen den Anschlüssen 11, 12 befindet sich auch eine Leuchtenanordnung 13 bestehend aus einer Anzahl N=3 Leuchteinheiten in Gestalt von Leuchtdioden LED1, LED2 und LED3, die gleichpolig in Reihe geschaltet sind.

Weiterhin ist eine Detektorschaltung 14 vorgesehen zur Erfassung der zwischen den Anschlüssen 11 und 12 anliegenden Dynamospannung. Allerdings wird eine zur Dynamospannung U_D proportionale Gleichspannung U_G aus gewertet, die an einem ersten Ladungsspeicher C1 abgegriffen wird, der über eine erste Ladediode D1 unmittelbar zwischen die Anschlüsse 11, 12 geschaltet ist. Bei der Ladediode D1 handelt es sich vorzugsweise um eine Schottky-Diode, die in Durchlaßrichtung einen niedrigen Spannungsabfall von weniger als 0,45 V verursacht. Der Ladungsspeicher C1 ist ein Kondensator mit einer Kapazität von 10 µF. Eine zu große Kapazität ist unzweckmäßig, weil dann die Gleichspannung U_G mit zu großer Verzögerung der Dynamospannung U_D folgt.

Die Gleichspannung U_G dient als Betriebsspannung für eine integrierte Schaltung 15 mit zwei Spannungsdetektoren (mit je einem Eingang SET1, SET2 und je einem Ausgang OUT1, OUT2) und einer gemeinsamen internen Referenzspannung U_ref (z. B. 1,3 V). Es handelt sich beispielsweise um den Typ ICL 7665 von Maxim oder Harris. Hierbei ist der Ausgang OUT1 invertierend. Diese integrierte Schaltung 15 arbeitet mit einer von 1,6 V bis 16 V variierenden Betriebsspannung, braucht also keine weitere Hilfsspannungsquelle.

Die Gleichspannung U_G ist an eine Reihenschaltung von drei Widerständen R1=430 kΩ, R2=180 kΩ, und R3=1 MΩ angeschlossen, wobei R1 mit dem Minuspol von C1 und dem Anschluß 12 direkt verbunden ist. Somit wird am Abgriff zwischen R1 und R2 eine Spannung U1 abgegriffen und dem Eingang SET1 zugeführt, die stets kleiner ist als die Spannung U2 am Abgriff zwischen R2 und R3, die dem Eingang SET2 zugeführt wird.

Solange also U1 kleiner ist als U_ref hat der Ausgang OUT1 wegen der Invertierung ein hohes Spannungspotential entsprechend der Betriebsspannung, die wiederum der Gleichspannung U_G entspricht. Und solange U2 kleiner ist als U_ref hat der Ausgang OUT2 ein kleines Spannungspotential von etwa Null Volt.

Mit dieser Detektorschaltung 14 wird der von Null bis Maximum reichende Bereich der Gleichspannung U_G, damit auch der Dynamospannung U_D, in N=3 aufeinander­ folgende Spannungsbereiche B1, B2 und B3 gegliedert. Bei den vorhin genannten Werten für R1, R2 und R3 und einer Referenzspannung U_ref=1,3 V liegen die Bereiche wie folgt:

Der Spannungsbereich B1 reicht von etwa U_G=1,6 V (darunter arbeitet die Schaltung 15 noch nicht) bis U_G=3,45 V. Bis dahin sind U1 und U2 jeweils kleiner als U_ref. An OUT1 liegt hohe Spannung und an OUT2 keine Spannung an.

Der Spannungsbereich B2 reicht von U_G= 3,45 V bis U_G=4,9 V. In diesem Bereich ist U2 größer als U_ref, jedoch U1 noch kleiner als U_ref. An beiden Ausgängen OUT1 und OUT2 liegt dann hohe Spannung an.

Der Spannungsbereich B3 schließlich beginnt ab U_G=4,9 V. Denn dann ist auch U1 größer als U_ref. Es liegt dann an OUT1 keine Spannung und an OUT2 hohe Spannung an.

Die Ausgänge OUT1 und OUT2 der integrierten Schaltung 15 sind Stromsenken, die daher an die Gleichspannung U_G führende Abschlußwiderstände R4 und R5 benötigen, um die Stromsteuerung in Spannungswerte umzusetzen. Von OUT1 ist eine in Durchlaßrichtung nach OUT2 gepolte Diode D2 geschaltet, wodurch das Potential an OUT1 auf ein niedriges Niveau heruntergezogen wird, wenn an OUT2 keine Spannung liegt. Dies ist eine Art UND-Verknüpfung.

Infolgedessen liefern die beiden Ausgänge OUT1 und OUT2 ein kombiniertes digital kodiertes Steuersignal, welches für die Spannungsbereiche B1 bis B3 nach folgendem Schema signifikant ist:

B1: L-L,  B2: H-H,  B3: L-H,

wobei L (=Low) ein niedriges Potential und H (=High) ein hohes Potential bedeutet.

Dieses Steuersignal schaltet eine Steuerschaltung 16 in N=3 Schaltzustände gemäß der nachstehenden Beschreibung.

Die Steuerschaltung 16 umfaßt einen ersten Schalttransistor T1, der vom pnp-Typ ist und mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke als Überbrückung zwischen den ersten Anschluß 11 und die Verbindung zwischen zweiter Leuchtdiode LED2 und dritter Leuchtdiode LED3 geschaltet ist. Die Basis von T1 ist über einen Strombegrenzungs­ widerstand RT mit dem Ausgang OUT2 verbunden. Hohes Potential an OUT2 sperrt den Schalttransistor T1, während er bei niedrigem Potential leitend ist.

Die Steuerschaltung 16 umfaßt einen zweiten Schalttransistor T2, der vom npn-Typ ist und mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke als Überbrückung zwischen die vorgenannte Verbindung von zweiter und dritter Leuchtdiode LED2, LED3 und den zweiten Anschluß 12 geschaltet ist. Die Basis von T2 ist mit dem Ausgang OUT1 verbunden. Niedriges Potential an OUT1 sperrt den Schalttransistor T2, während er bei hohem Potential leitend ist.

Die Steuerschaltung 16 umfaßt einen dritten Schalttransistor T3, der vom npn-Typ ist und mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke als Überbrückung zwischen die Verbindung von erster Leuchtdiode LED1 und zweiter Leuchtdiode LED2 und den zweiten Anschluß 12 geschaltet ist. Die Basis von T3 ist mit dem Kollektor eines als Invertor fungierenden Transistors T4 (mit Arbeitswiderstand R6) verbunden, dessen Basis über einen Strombegrenzungswiderstand R8 mit dem Ausgang OUT2 verbunden ist. Hohes Potential an OUT2 sperrt den Schalttransistor T3, während er bei niedrigem Potential leitend ist (zugleich mit T1).

Die Funktionsweise ist wie folgt:

Im untersten Spannungsbereich B1 ist, sobald eine Minimalspannung von etwa 1,6 V zur Verfügung steht, der Schalttransistor T1 leitend und verbindet die Leuchtdiode LED3 mit den Anschlüssen 11 und 12. Man kann sagen, es liegt eine Anzahl von Leuchtdioden in Reihe, welche Anzahl EINS ist, übereinstimmend mit dem Index des Spannungsbereichs B1.

Im Ausführungsbeispiel gibt es noch eine zweite Reihe, deren Anzahl von Leuchtdioden ebenfalls EINS ist, nämlich bestehend aus der Leuchtdiode LED1, welche über den Schalttransistor T3 zwischen die Anschlüsse 11 und 12 geschaltet ist.

Die Leuchtdioden LED1 und LED3 erhalten daher jeweils die volle Dynamospannung U_D abzüglich eines Spannungsabfalles an den Schalttransistoren T1 und T3, wobei auch nur jeweils eine Halbwelle genutzt wird. Wird der Typ TLRA 180 von Toshiba als Leuchtdiode verwendet, erreichen die Leuchtdioden LED1 und LED3 bis zum oberen Ende des Spannungsbereichs B1 (vorgegeben durch R1 bis R3) etwa ihre stärkste Leuchtkraft bei einem Vorwärtsstrom von etwa 30 mA.

Bei einer weiteren Steigerung der Fahrgeschwindigkeit detektiert die Detektor­ schaltung 14 den zweiten Spannungsbereich B2. Hier sind jetzt die Schalttransistoren T1 und T3 gesperrt und dafür ist T2 leitend. Dieser Schalttransistor T2 verbindet jetzt eine Reihe bestehend aus ZWEI Leuchtdioden, nämlich LED1 und LED2, mit den Anschlüssen 11 und 12. Die Anzahl der in Reihe eingeschalteten Leuchtdioden entspricht dem Index des Spannungsbereichs B2. Die Leuchtdioden LED1 und LED2 erhalten daher jeweils die Hälfte der Dynamospannung U_D (abzüglich eines Spannungsabfalles an T2). Da aber die Dynamospannung jetzt größer ist als zuvor, arbeitet jede Leuchtdiode gut in ihrem Arbeitsbereich. Allerdings erreichen sie bei dem im Beispiel gewählten oberen Grenzwert des Spannungsbereiches B2 nicht dieselbe Leuchtkraft wie am Ende des Spannungsbereiches B1. Dies vermindert die Belastung des Dynamos, so daß mehr Energie für den Fahrscheinwerfer zur Verfügung steht, dem ja bei größerer Geschwindigkeit mehr Bedeutung zukommt.

Wenn schließlich der dritte Spannungsbereich B3 erreicht ist, sind alle drei Schalttransistoren T1, T2 und T3 gesperrt. Infolgedessen sind jetzt alle N=3 Leuchtdioden LED1, LED2 und LED3 unmittelbar in Reihe geschaltet und diese Reihe liegt unmittelbar zwischen den Anschlüssen 11 und 12. Somit erhalten die Leuchtdioden LED1, LED2 und LED3 jeweils ein Drittel der vollen Dynamospannung, wobei es keinen Spannungsabfall abzuziehen gibt, soweit man die Leitung zum Dynamo vernachlässigt.

Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung liefert natürlich kein Licht, wenn die Dynamospannung U_D kleiner ist als etwa 2 Volt. Um in diesem untersten Geschwindigkeitsbereich (praktisch im Stillstand) wenigstens für kurze Zeit eine Warnlichtfunktion zu haben, empfiehlt sich die rechts in Fig. 1 dargestellte Standlichtschaltung 17.

Hauptbestandteil ist ein zweiter Ladungsspeicher C2 mit möglichst großer Kapazität. So eignet sich beispielsweise ein Super-Cap-Kondensator von Panasonic mit 1 Farad (Bauteil Nr. EECF5R5U105). Antiparallel zu ihm ist eine Zenerdiode Z3 mit einer Zenerspannung von 5,6 V als Überspannungsschutz geschaltet. Geladen wird der zweite Ladungsspeicher C2 einerseits über eine Diode D6 und einen Ladewiderstand R10 mit 100 Ω an der zum Anschluß 12 führenden Seite. Von der anderen Seite des Ladungsspeichers C2 führt eine Ladediode D5 zum Anschluß 11. Die Durchlaßrichtung der Dioden D5 und D6 ist umgekehrt zu der der Leuchtdioden. Infolgedessen wird der zweite Ladungsspeicher C2 während der von den Leuchtdioden nicht beanspruchten Halbwelle der Dynamospannung U_D geladen, womit also die Leistungsfähigkeit des Dynamos gut verteilt genutzt wird.

Vom Pluspol des zweiten Ladungsspeichers C2 wird dessen Spannung über einen Entladewiderstand R9 von 180 Ω und eine Diode D3 (Schottky-Diode) an die Anode der Leuchtdiode LED1 gelegt (welche Anode auch mit dem Anschluß 11 verbunden ist).

Die Kathode der Leuchtdiode LED1 ist über eine Diode D4 mit dem Minuspol des zweiten Ladungsspeichers C2 verbunden, der auch mit der Anode der Ladediode D5 verbunden ist. Infolgedessen kann die Ladung des zweiten Ladungsspeichers C2 die Leuchtdiode LED1 stets kurzzeitig mit einer Spannung versorgen, auch wenn die Dynamospannung U_D ausfällt.

Es ist anzumerken, daß eine der Dioden D3 oder D4 weggelassen werden kann.

Während der Ladehalbwelle bildet der Widerstand R9 einen Shunt zum zweiten Ladungsspeicher C2, was die Effektivität der Ladung zwar etwas beeinträchtigt, doch ist der Aufwand für diese Standlichtschaltung 17 minimal.

In Fig. 2 ist eine andere Version einer Standlichtschaltung 18 dargestellt, die die Energie besser nutzt, aber dafür aufwendiger ist. Kernstück ist auch hier ein zweiter Ladungsspeicher C2′, der über eine Ladediode D7 und einen Ladewiderstand R11 zwischen die Anschlüsse 11 und 12 geschaltet ist. Die Ladediode D7 ist mit ihrer Anode mit dem Minuspol des zweiten Ladungsspeichers C2′ verbunden und mit ihrer Kathode mit dem Anschluß 11.

In der Leitung vom Anschluß 12 zum Pluspol des zweiten Ladungsspeichers C2′ befindet sich die Kollektor-Emitter-Strecke eines Steuertransistors T5 einer Spannungsbegrenzerschaltung mit der in Fig. 2 gezeichneten Zenerdiode Z4 mit Diode D8 und Widerstand R12, die hier nur am Rande interessiert und nicht weiter beschrieben zu werden braucht. Ihre Funktion ist einfach die, den Weg zum zweiten Ladungsspeicher C2′ zu sperren, sobald dieser auf einen Spannungsgrenzwert aufgeladen ist.

Vom Pluspol des zweiten Ladungsspeichers C2′ führt eine Leitung an die Anode einer separaten Leuchtdiode LED4 und an einen Widerstand R13 von 3,3 kΩ. Die Kathode der Leuchtdiode LED4 ist über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors T6 mit dem Minuspol des zweiten Ladungsspeichers C2′ verbunden. Der Emitter des Schalttransistors T6 ist mit dem Emitter eines Hilfstransistors T7 und über eine Diode D9 mit dem Anschluß 12 verbunden. Der Kollektor des Hilfs­ transistors ist mit der Basis des Schalttransistors T6 und dem anderen Ende des vorgenannten Widerstandes R13 verbunden. Die Basis des Hilfstransistors T7 liegt am Verbindungspunkt einer Reihenschaltung von zwei Widerständen R14 und R15, die zwischen dem Pluspol des ersten Ladungsspeichers C1 und dem Anschluß 12 liegen.

Somit wird die der Dynamospannung U_D (Fig. 1) proportionale Gleichspannung U_G entsprechend dem Verhältnis der Widerstände R14, R15 geteilt, wobei das Teilungsverhältnis so abgestimmt ist, daß der Hilfstransistor T7 gesperrt wird, sobald die Gleichspannung U_G kleiner als etwa 1,6 V ist. Dieser Grenzwert markiert den Bedarf nach Standlicht.

Wenn der Hilfstransistor 17 sperrt, steigt die Basis-Emitter-Spannung des Schalttransistors T6, wodurch dieser durchschaltet und den Stromkreis vom zweiten Ladungsspeicher C2′ über die Leuchtdiode LED4 schließt. Mit einer Kapazität von 1 Farad kann die Leuchtdiode LED4 etwa 5 Minuten versorgt werden. Dies reicht aus, um Wartepausen vor einer Verkehrsampel zu überbrücken.

Sobald die Gleichspannung U_G wieder den Grenzwert von 1,6 V (was von den verwendeten Bauelementen abhängt) übersteigt, wird T7 leitend und T6 gesperrt. Die Leuchtdiode LED4 erlischt.

Auch bei dieser Variante wird der zweite Ladungsspeicher C2′ während der nicht von den Leuchtdioden LED1 bis LED3 beanspruchten Halbwellen der Dynamospannung U_D geladen.

Die zweiten Ladungsspeicher C2, C2′ können auch durch kleine Akkumulatoren gebildet werden, letztlich ist dies nur eine Platzfrage.

Die Ausführungsbeispiele bezogen sich auf eine Fahrradrückleuchte, weil rot leuchtende Leuchtdioden großer Leuchtkraft allgemein erhältlich sind, wohingegen weiß leuchtende Leuchtdioden noch nicht verfügbar sind. Für das Fahrlicht könnte man auf gelb leuchtende Leuchtdioden ausweichen, doch ist in manchen Staaten ein gelbes Fahrlicht nicht erlaubt.

Prinzipiell können auch Glühlampen statt der Leuchtdioden eingesetzt werden, die dann jeweils auf eine Betriebsspannung von nur etwa 2,5 bis 3 Volt ausgelegt sein müssen (gegenüber 6 bis 8 Volt bei herkömmlichen Fahrradleuchten). Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind N=3 Leuchtdioden vorgesehen, womit die maximale Dynamospannung praxisgerecht aufgeteilt wird. Aber nach dem gleichen Prinzip können auch mehr oder weniger Leuchtdioden vorgesehen werden. Bei N=2 besteht nur die Gefahr, daß die Spannungsgrenzwerte der Leuchtdioden überschritten werden. Bei N<3 ist der Schaltungsaufwand entsprechend größer.

Claims (15)

1. Fahrradleuchte mit zwei an einen Dynamo anschließbaren Anschlüssen und einer zwischen den Anschlüssen eingeschalteten Leuchtenanordnung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Leuchtenanordnung umfaßt eine Anzahl N von Leuchteinheiten (LED1 bis LED3);
• b) es ist eine Detektorschaltung (14) vorgesehen zur Erfassung der zwischen den Anschlüssen (11, 12) anliegenden Dynamospannung (U_D);
• c) die Detektorschaltung (14) gliedert den von Null bis Maximum reichenden Bereich der Dynamospannung (U_D) in N aufeinanderfolgende Spannungsbereiche B1 bis B_N und liefert ein Steuersignal, welches jeweils signifikant für denjenigen Spannungsbereich ist, in dem die momentan anliegende Dynamospannung (U_D) liegt;
• d) es ist eine Steuerschaltung (16) vorgesehen, welche in Abhängigkeit des Steuersignales die Leuchteinheiten (LED1 bis LED3) schaltet;
• e) die Steuerschaltung (16) schaltet eine Anzahl der Leuchteinheiten (LED1 bis LED3) in Reihe und diese Reihe über ein verlustarmes Schaltele­ ment (T1 bis T3) zwischen die Anschlüsse (11, 12), wobei die Anzahl dem Index des Spannungsbereiches entspricht, soweit dieser kleiner ist als N;
• f) die Steuerschaltung (16) schaltet alle N Leuchteinheiten (LED1 bis LED3) unmittelbar in Reihe und diese Reihe unmittelbar zwischen die Anschlüsse (11, 12), wenn die Dynamospannung (U_D) im obersten Spannungsbereich B_N liegt.

2. Fahrradleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (16) wenigstens zwei Reihen von Leuchteinheiten (LED1, LED3) gemäß Merkmal e) jeweils über ein verlustarmes Schaltelement (T1, T3) parallel zwischen die Anschlüsse (11, 12) schaltet.

3. Fahrradleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden (LED1 bis LED3) als Leuchteinheiten vorgesehen sind.

4. Fahrradleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl N von Leuchteinheiten Drei ist (N=3).

5. Fahrradleuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (14) zwei Spannungsdetektoren (15) aufweist, mit je einem Eingang (SET1, SET2) und Ausgang (OUT1, OUT2) und einer gemeinsamen internen Referenzspannung.

6. Fahrradleuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Dynamospannung proportionale Gleichspannung (U_G) an eine Reihenschaltung von drei Widerständen (R1, R2, R3) angeschlossen ist, daß zwischen dem ersten und zweiten Widerstand ein Abgriff an den Eingang (SET1) des ersten Spannungsdetektors führt und zwischen dem zweiten und dritten Widerstand ein auf höherem Potential liegender Abgriff an den Eingang (SET2) des zweiten Spannungsdetektors führt.

7. Fahrradleuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei als Leuchteinheiten vorgesehene Leuchtdioden (LED1 bis LED3) unmittelbar in Reihe miteinander verbunden sind, wobei diese Reihe unmittelbar zwischen die Anschlüsse (11, 12) geschaltet ist,
daß ein erster Schalttransistor (T1) als Überbrückung zwischen den ersten Anschluß (11) und die Verbindung von zweiter und dritter Leuchtdiode (LED2, LED3) vorgesehen ist,
daß ein zweiter Schalttransistor (T2) als Überbrückung zwischen den zweiten Anschluß (12) und die Verbindung von zweiter und dritter Leuchtdiode (LED2, LED3) vorgesehen ist,
daß ein dritter Schalttransistor (T3) als Überbrückung zwischen den zweiten Anschluß (12) und die Verbindung von erster und zweiter Leuchtdiode (LED1, LED2) vorgesehen ist.

8. Fahrradleuchte nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Spannungsdetektor einen invertierenden Ausgang (OUT1) aufweist, an dem ein hohes positives Potential (U_G) anliegt, wenn die Spannung (U1) an seinem Eingang (SET1) kleiner ist als die interne Referenzspannung,
daß der zweite Spannungsdetektor einen nicht invertierenden Ausgang (OUT2) aufweist,
daß der Ausgang (OUT1) des ersten Spannungsdetektors an die Anode einer Diode (D2) und an den Steuereingang des zweiten Schalttransistors (T2) führt, der bei hohem positivem Potential durchschaltet,
daß der Ausgang (OUT2) des zweiten Spannungsdetektors an die Kathode der vorgenannten Diode (D2) und den Steuereingang des ersten Schalttransistors (T1) führt, der bei hohem positivem Potential sperrt, und daß dieser Ausgang (OUT2) über einen invertierenden Transistor (T4) an den Steuereingang des dritten Schalttransistors (T3) führt, der bei niedrigem Potential an diesem Ausgang (OUT2) durchschaltet.

9. Fahrradleuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden (LED1 bis LED3) vom Typ Aluminium-Gallium-Arsenid mit doppeltem heterogenem pn-Übergang und transparentem Substrat (TS Al Ga As) vorgesehen sind.

10. Fahrradleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (16) ihre Betriebsspannung (U_G) aus einem ersten Ladungsspeicher (C1) erhält, der über eine erste Ladediode (D1) unmittelbar zwischen die Anschlüsse (11, 12) geschaltet ist.

11. Fahrradleuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ladungsspeicher (C2, C2′) über eine zweite Ladediode (D5, D7) und einen Ladewiderstand (R10, R11) zwischen die Anschlüsse (11, 12) geschaltet ist, wobei die Ladediode (D5, D7) bei derjenigen Halbwelle der Dynamospannung (U_D) in Durchlaßrichtung gepolt ist, bei der die Leuchtdioden (LED1 bis LED3) in Sperrichtung gepolt sind.

12. Fahrradleuchte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum zweiten Ladungsspeicher (C2′) die Serienschaltung einer separaten Leuchtdiode (LED4) und eines Schalttransistors (T6) angeschlossen ist, welcher Schalttransistor (T6) in Abhängigkeit der Dynamospannung (U_D) derart gesteuert wird, daß er durchschaltet, sobald die Dynamospannung (U_D) unter einen Schwellenwert abgesunken ist, unter dem keine der N Leuchtdioden (LED1 bis LED3) leuchtet.

13. Fahrradleuchte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Dynamospannung (U_D) proportionale Gleichspannung (U_G) an eine Reihenschaltung von zwei Widerständen (R14, R15) angeschlossen ist, von deren Verbindungspunkt die Basis eines Hilfstransistors (T7) gesteuert wird, der seinerseits den Schalttransistor (T6) durchschaltet, sobald die Spannung am Verbindungspunkt soweit absinkt, daß der Hilfstransistor sperrt.

14. Fahrradleuchte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Ladestromweg des zweiten Ladungsspeichers (C2′) ein Steuertransistor (T5) einer Spannungsbegrenzerschaltung (Z4, R12, D8) angeordnet ist.

15. Fahrradleuchte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ladungsspeicher (C2) über einen Entladewiderstand (R9) und eine Diodenschaltung (D3, D4) parallel an eine im ersten Spannungsbereich B1 leuchtende Leuchtdiode (LED1) angeschlossen ist und deren Energieversorgung darstellt, sobald die Dynamospannung (U_D) zu gering ist.