JP2003212171A

JP2003212171A - 自転車用点灯照明装置

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Publication number: JP2003212171A
Application number: JP2002015439A
Authority: JP
Inventors: Tsugunori Toyoda; 貢憲豊田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の自転車用点灯照明装置は、発電機から
発電した交流電力をガス封止されたフィラメントによる
熱放射により光出力する白熱電球を用いて照明に使用し
ていた。【解決手段】自転車用発光ダイオード球または自転車
用発光ダイオード点灯照明装置は、少なくても発光ダイ
オードと発電機による発電電力をＮ倍圧整流（Ｎ≧２）
する回路を具備しており、さらに整流出力電圧を制限す
る手段、または、発光ダイオードに流れる電流を制限す
る手段のどちらか一方または両方を具備していることを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車用点灯照明
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車用点灯照明装置は、発電機
から発電した交流電力をガス封止されたフィラメントに
よる熱放射により光出力する白熱電球を用いて照明に使
用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に白熱電球が自転
車用点灯照明装置に使用されている。しかしながら、白
熱電球は封止ガス、フィラメントを有しているために振
動に弱く、振動の多い自転車用の光源として使用すると
故障が多くなる。

【０００４】発光ダイオードは、白熱電球に比べ寿命が
長く、振動にも強く自転車用照明に適した光源である。

【０００５】発光ダイオードの電圧−電流特性を図１に
示す。また、一般的な発光ダイオード点灯回路を図２に
示す。

【０００６】発光ダイオードは図１に示すように、立ち
上がり電圧Ｖｔを超えないと発光しない。そのため、車
輪の回転速度が遅く車輪の回転に伴い発電する発電機が
発生する電圧が低いと点灯しない。したがって、低速走
行時において十分照度が得られないという問題が生じて
いる。

【０００７】また、発光ダイオードは、図１に示すよう
に、立ち上がり電圧を超えると急激に電流が流れる。

【０００８】したがって、電圧を制限する手段、または
電流を制限する手段が必要である。図２に示した一般的
な発光ダイオード駆動回路のように発光ダイオードＬ１
と直列に電流を制限する抵抗Ｒ１を接続する必要があ
る。

【０００９】図２における全波整流回路２は４ケの整流
ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と平滑用コンデンサ
Ｃ１で構成されている。車輪の回転に伴い発電する発電
機１の実効値電圧をＥ、整流ダイオードＤ１〜４の順方
向電圧をＶｆとすると、整流出力電圧Ｖｄｃは、

【００１０】Ｖｄｃ＝√２Ｅ−２Ｖｆ ―――（１）で
示される。

【００１１】また、発光ダイオードＬ１に流れる順方向
定格電流をＩｆ、その際の順方向電圧ＶＬとすると、電
流制限抵抗Ｒ１は、

【００１２】Ｒ１＝（Ｖｄｃ−ＶＬ）／Ｉｆ―――（２）の値で設定
される。

【００１３】急な坂道を下るような車輪の回転速度が早
く、発電機１が発生する電圧が高い電圧値においても発
光ダイオードＬ１が破損しないようにする必要があるた
め、電流を制限する抵抗Ｒ１の値を定格電流Ｉｆが流れ
るように（２）式により設定する。

【００１４】しかしながら、標準運転で車輪の回転速度
が下がった場合には、得られる整流出力電圧Ｖｄｃも低
下するので、発光ダイオードの定格電流Ｉｆよりも少な
い電流が流れることとなり、標準運転時に発光ダイオー
ドの定格光出力が得られないこととなる。

【００１５】以上のように車輪の回転に伴い発電する発
電機が発生する電圧が、車輪の回転速度によって変動す
るために、発光ダイオードに適した駆動方法が確立され
ておらず自転車用点灯照明の光源として実用化されてい
ない。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に係わる自転車用発光ダイオード球または
自転車用発光ダイオード点灯照明装置は、車輪の回転に
伴い発電する発電機により発電した電力によって発光ダ
イオードを点灯させる装置において、少なくても発光ダ
イオードと発電機による発電電力をＮ倍圧整流（Ｎ≧
２）する回路を具備しており、さらに整流出力電圧を制
限する手段、または、発光ダイオードに流れる電流を制
限する手段のどちらか一方または両方を具備しているこ
とを特徴としている。

【００１７】また、請求項２に係わる自転車用発光ダイ
オード球または自転車用発光ダイオード点灯照明装置
は、請求項１に係わる発明において、整流出力電圧を制
限する手段に、少なくても定電圧ダイオードが使用され
ており、また、電流を制限する手段に、定電流ダイオー
ドまたは電界トランジスタが使用されていることを特徴
としている。

【００１８】また、請求項３に係わる自転車用発光ダイ
オード点灯照明装置は、蓄電池を具備し蓄電池の充放電
を制御する手段によって整流出力電圧の制限が行われて
いることを特徴としている。

【００１９】さらに、請求項４係わる自転車用発光ダイ
オード球は、請求項１及び２に係わる発明において自転
車用発光ダイオード球は金口を具備していることを特徴
としている。

【００２０】さらにまた、請求項５に係わる自転車用発
光ダイオード球は、請求項１または２及び請求項４に係
わる発明において、また、請求項５係わる自転車用発光
ダイオード点灯照明装置は、請求項１乃至３に係わる発
明において、指向角または取り付け角度の異なった発光
ダイオードを複数個、具備していることを特徴としてい
る。

【００２１】なおさらに請求項６に係わる請求項１乃至
５の何れかに係わる自転車用発光ダイオード球または自
転車用発光ダイオード点灯照明装置に用いられる発光ダ
イオードは窒化ガリウム系白色発光ダイオードであるこ
とを特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。同一機能を有するものについては、基本的
に同一符号を付し簡略化して説明をする。

【００２３】実施例１図３は、本発明に係わる２倍圧整流回路と整流出力電圧
を制限する手段として定電圧ダイオードを備えた自転車
用発光ダイオード球または自転車用発光ダイオード点灯
照明装置の回路構成図である。

【００２４】図３における２倍圧整流回路３は２ケのダ
イオードＤ５、Ｄ６と２ケのコンデンサＣ２、Ｃ３で構
成される。車輪の回転に伴い発電する発電機１の実効値
電圧をＥ、ダイオードＤ５、Ｄ６の順方向電圧降下をＶ
ｆとすると、整流出力電圧Ｖｄｃは、

【００２５】Ｖｄｃ＝２（√２Ｅ−Ｖｆ）―――（３）
で示される。

【００２６】ここでＣ４は脈流低減用の平滑用のコンデ
ンサであるが特に無くても機能的には問題ない。

【００２７】前述、（２）式で示した、図２における全
波整流回路２の整流出力電圧Ｖｄｃに比べて、約２倍の
整流出力電圧Ｖｄｃに電力変換される。そのため発光ダ
イオードの立ち上がり電圧以上の整流出力電圧Ｖｄｃを
いっそう車輪の回転数が低い低速運転でも得られること
になる。

【００２８】次に、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナ
ー電圧をＶＺとすると、ツェナー電圧ＶＺの設定は、発
光ダイオードＬ１に流れる順方向定格電流をＩｆ、その
際の順方向電圧をＶＬとし、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲＬと
すると、

【００２９】ＶＺ＝ＶＬ＋ＲＬ×Ｉｆ ―――（４）で
示される。

【００３０】次に車輪の回転数が上がり発電機１の出力
電力が上昇して、２倍圧整流回路３を通じての整流出力
電圧ＶｄｃがＶＺより大きくなった場合でも、ツェナー
ダイオードＺＤ１が動作し、整流出力電圧Ｖｄｃはツェ
ナー電圧ＶＺに固定される。したがって、高速運転時に
おいても発光ダイオードが破損されることはない。

【００３１】図３において、仮に、自転車用発電機の定
格出力の実効値電圧Ｅが６Ｖ、整流ダイオードの順方向
降下電圧Ｖｆが０．６Ｖ、発光ダイオードの定格順方向
電流Ｉｆが２０ｍＡ、その際の順方向電圧ＶＬを３．５
Ｖ、抵抗Ｒ２の抵抗値ＲＬを５０Ωとすると、２倍圧整
流後の整流出力電圧Ｖｄｃは（３）式より、Ｖｄｃ＝２
（√２×６−０．６）＝１５．８Ｖとなる。この値が標
準走行時の整流出力電圧Ｖｄｃということになる。

【００３２】また、ツェナー電圧ＶＺは（４）式より、
ＶＺ＝３．５＋５０×０．０２＝４．５Ｖとなる。ここ
で、仮に車輪の回転数と発電電圧が比例していると仮定
すると、標準走行時の約０．２８倍（４．５Ｖ/１５．
８Ｖ）の車輪の回転数から発光ダイオードは定格電流の
２０ｍＡで点灯し、その後、回転数が上がっても整流出
力電圧Ｖｄｃはツェナーダイオードによって制限される
ため、発光ダイオードに流れる電流は定格電流の２０ｍ
Ａで固定されることとなり、また明るさも固定されるこ
ととなる。

【００３３】また、先述、図２における全波整流回路２
における発光ダイオードが定格電流の２０ｍＡで点灯す
る車輪の回転数は、整流出力電圧が２倍圧整流回路の約
半分であるから、同仮定においては、標準走行時の約
０．５６倍ということになる。

【００３４】以上のように、車輪の回転に伴い発電機が
発生する電圧が、車輪の回転速度によって大きく変動し
ても、２倍圧整流することで発光ダイオードをより低発
電電力の低速走行領域から点灯させ、高速走行領域での
発光ダイオードの破損を防止できる。したがって、自転
車用発光ダイオード球または自転車用発光ダイオード点
灯照明装置における発光ダイオードの適切な駆動ができ
る。

【００３５】なお、図３において発光ダイオードは１ケ
しか記載していないが、限定するものではない。また、
整流回路３は２倍圧整流回路を図示したが限定するもの
ではない。

【００３６】また、スポークとフォークの相対位置に設
けられた簡易発電装置から給電する自転車用警告点灯装
置の発光ダイオードの駆動にも使用でき、Ｎ倍圧整流
（Ｎ≧２）回路を備えることで、簡易発電装置のコイル
の巻数を減らすことが可能となり、軽量化が図れる。

【００３７】実施例２図４は、本発明に係わるＮ倍圧整流（Ｎ≧２）回路と発
光ダイオードに流れる電流を制限する回路と備えた自転
車用発光ダイオード球または自転車用発光ダイオード点
灯照明装置の回路構成図である。

【００３８】図４における２倍圧整流回路３は、先述の
図３と同様であるため説明を省略し、トランジスタを用
いた電流を制限する手段について説明する。

【００３９】図４における電流を制限する手段は、トラ
ンジスタＱ１、抵抗Ｒ３、Ｒ４、ツェナーダイオードＺ
Ｄ２で構成されている。発光ダイオードの定格電流を流
した際の順方向電圧をＶＬ、トランジスタＱ１動作時の
ベースエミッタ間の電圧をＶＢＥ、ツェナーダイオード
ＺＤ２の動作電圧をＶＺＤ、ツェナー電圧をＶＺとする
と、発光ダイオードＬ１に流れる電流ＩＬは概ね、

【００４０】ＩＬ＝（ＶＺＤ−ＶＢＥ）/Ｒ４ ―――（５）で示さ
れ、発光ダイオードＬ１に流れる電流ＩＬは発電機１の
実効値電圧Ｅ、整流出力電圧Ｖｄｃに係わらずツェナー
ダイオードＺＤ２の動作電圧ＶＺＤで決まることとな
る。

【００４１】したがって、ツェナーダイオードＺＤ２の
電圧が定電圧動作になるツェナー電圧ＶＺに達しない走
行速度においては（５）式による電流値が発光ダイオー
ドＬ１に流れる。車輪の回転が上がり発電機１の発生発
電電圧が上昇し、ツェナーダイオードＶＺＤが定電圧動
作となるツェナー電圧ＶＺに達すると発光ダイオードＬ
１に流れる電流ＩＬは、

【００４２】ＩＬ＝（ＶＺ−ＶＢＥ）/Ｒ４ ―――（６）となる。
さらに走行速度がまして発電電圧が上昇してもツェナー
ダイオードＺＤ２の定電圧動作によってツェナーダイオ
ードＺＤ２の動作電圧ＶＺＤはツェナー電圧ＶＺに固定
されるので発光ダイオードＬ１に流れる電流ＩＬは
（６）式で律則され、電流制限されることとなる。

【００４３】したがって、（６）式で発光ダイオードＬ
１に流れる電流ＩＬを発光ダイオードの定格電流に設定
すれば、急な坂道を下るような場合において、発電機が
高い電圧を発生しても電流値は制限されて発光ダイオー
ドに流れる電流が定格電流を超えることが無く破損には
至らない。

【００４４】したがって、高速走行領域での発光ダイオ
ードの破損を防止できる。そのため自転車用発光ダイオ
ード球または自転車用発光ダイオード点灯照明装置の発
光ダイオードの適切な駆動ができる。

【００４５】なお、図４において発光ダイオードは１ケ
しか記載していないが、限定するものではない。また、
整流回路は２倍圧整流回路３を図示したが限定するもの
ではない。

【００４６】実施例３図５は、本発明に係わるＮ倍圧整流（Ｎ≧２）回路と発
光ダイオードに流れる電流を制限する手段として、定電
流ダイオードを備えた自転車用発光ダイオード球または
自転車用発光ダイオード点灯照明装置の回路構成図であ
る。

【００４７】図５における２倍圧整流回路３は、先述の
図３、４と同様であるため説明を省略し、定電流ダイオ
ードＣＲＤを用いた電流を制限する手段について説明す
る。

【００４８】図５における電流を制限する手段は、定電
流ダイオードＣＲＤで構成されている。また、図３〜５
で示した２倍圧整流回路３のコンデンサＣ２、Ｃ３にそ
れぞれ並列に逆電圧防止ダイオードＤ７、Ｄ８を接続し
ている。なお、コンデンサＣ４は平滑用コンデンサであ
り、抵抗Ｒ５は平滑コンデンサＣ４の放電用抵抗であ
り、ともに特に無くてもよい。

【００４９】図６に定電流ダイオードＣＲＤの電圧−電
流特性を示す。定電流ダイオードＣＲＤは図６に示した
ように、定電流動作するため電流制限を行うことができ
る。実施例２で示したトランジスタＱ１を用いて電流を
制限する手段と比べて部品点数が少なくてよく、小型化
が可能である。

【００５０】また、電界トランジスタは定電流ダイオー
ドＣＲＤと同じ定電流動作をする半導体素子構なので、
図５の定電流ダイオードＣＲＤを図７、８図に示した電
界トランジスタＱ２を用いた回路に置き換えてもよい。

【００５１】なお、図６において発光ダイオードは１ケ
しか記載していないが、限定するものではない。また、
整流回路は２倍圧整流回路３を図示したが限定するもの
ではない。また、定電流ダイオードは１ケしか記載して
いないが、限定するものではない。

【００５２】実施例４図９〜１２は、図３、４で示した２倍圧整流回路３以外
における本発明に係わるＮ倍圧整流（Ｎ≧２）回路の実
施例を示したものである。図９は、２倍圧整流回路４１
である。図１０は、３倍圧整流回路４２である。図１１
は、４倍圧整流回路４３である。図１２は、５倍圧整流
回路４５である。このように本発明に係わるＮ倍圧整流
回路（Ｎ≧２）は、ダイオードＤとコンデンサＣで構成
されるものでここに示した例に限るものではない。Ｎが
大きいと整流電圧Ｖｄｃが高くなり、発光ダイオードの
直列接続数を増加することができより明るくできる。

【００５３】実施例５図１３は、本発明に係わるＮ倍圧整流（Ｎ≧２）回路と
発光ダイオードに流れる電流を制限する手段として定電
流ダイオード備えた自転車用発光ダイオード球または自
転車用発光ダイオード点灯照明装置の回路構成図であ
る。

【００５４】図１３において、トランジスタＱ５、Ｑ
６、Ｑ７は、同じ特性のものを使用している。図１３の
回路動作について示す。定電流ダイオードＣＲＤ1、Ｃ
ＲＤ２に流れる電流ＩＣ1、ＩＣ２の和は、トランジス
タＱ5に流れる電流Ｉ５とほぼ同じである。また、発光
ダイオードＬ１、Ｌ２に流れる電流ＩＬ１、ＩＬ２の和
は、トランジスタＱ６に流れる電流Ｉ６とほぼ同じであ
る。さらに、トランジスタＱ６とトランジスタＱ5は、
カレントミラー回路を成しているためトランジスタＱ６
に流れる電流Ｉ６とトランジスタＱ5に流れる電流Ｉ５
とほぼ同じである。

【００５５】したがって、定電流ダイオードＣＲＤ1、
ＣＲＤ２に流れる電流ＩＣ1、ＩＣ２の和は、発光ダイ
オードＬ１、Ｌ２に流れる電流ＩＬ１、ＩＬ２の和と、
ほぼ同じとなる。

【００５６】同様に、トランジスタＱ７とトランジスタ
Ｑ5は、カレントミラー回路を成しているためトランジ
スタＱ７に流れる電流Ｉ７とトランジスタＱ5に流れる
電流Ｉ５とほぼ同じであり、定電流ダイオードＣＲＤ
1、ＣＲＤ２に流れる電流ＩＣ1、ＩＣ２の和は、発光ダ
イオードＬ3、Ｌ4に流れる電流ＩＬ3、ＩＬ4の和と、ほ
ぼ同じとなる。

【００５７】したがって、車輪の回転速度が大きくな
り、Ｎ倍圧整流出力電圧Ｖｄｃが上昇しても、定電流ダ
イオードＣＲＤが定電流域に達し電流を制限するため発
光ダイオードに流れる電流が制限され発光ダイオードの
破損には至らない。

【００５８】なお、図１３の抵抗Ｒ９、Ｒ１０は、特に
無くてもよい。また、電界トランジスタは定電流ダイオ
ードＣＲＤと同じ定電流動作をする半導体素子構なの
で、定電流ダイオードを電界トランジスタに置き換えて
もよい。

【００５９】以上のように、自転車用発光ダイオード球
または自転車用発光ダイオード点灯照明装置の照度を明
るくする際に、発光ダイオードを複数並列に接続した場
合においても、少ない部品種、点数で構成でき、さらに
明るい自転車用発光ダイオード球または自転車用発光ダ
イオード点灯照明装置が可能である。

【００６０】実施例６図１４は、本発明に係わるＮ倍圧整流（Ｎ≧２）回路と
整流出力電圧を制限する手段と発光ダイオードに流れる
電流を制限する回路と備えた自転車用発光ダイオード点
灯照明装置の回路概略図である。

【００６１】図１４において発電機１の発生した電力を
Ｎ倍圧整流回路５（Ｎ≧２）によりＮ倍に整流し、整流
出力Ｖｄｃを負荷である発光ダイオードＬ１の駆動と蓄
電池６に充電を行うことができ、自動点灯制御回路７に
より自動点灯を行う自転車用発光ダイオード点灯照明装
置の回路構成図である。

【００６２】充放電回路８について説明する。充放電回
路８は、Ｎ倍圧整流回路５によるＮ倍圧整流出力電圧Ｖ
ｄｃを一定に制御しながら充電を行い、その一定電圧よ
り低下した場合放電を行うものである。Ｎ倍圧整流出力
電圧ＶｄｃがツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧
ＶＺより約０．７Ｖ程度高くなるとＮＰＮトランジスタ
Ｑ３が動作し、ＰＮＰトランジスタＱ４を動作し蓄電池
６に充電を行う。したがって、一定に制御されるＮ倍圧
整流出力電圧Ｖｄｃの電圧値はツェナーダイオードＺＤ
３のツェナー電圧ＶＺより約０．７Ｖ程度高い電圧値と
いうことになる。以後この電圧値を設定電圧と記述す
る。さらに、車輪の回転数が上がり発電機１の出力電力
が上昇してもＮ倍圧整流出力電圧Ｖｄｃは設定電圧に固
定される。要するに、Ｎ倍圧整流出力電圧Ｖｄｃが設定
電圧に保たれるように蓄電池６に充電電流が流れること
となる。また、設定電圧は負荷である直列接続された発
光ダイオードＬ１と定電流ダイオードＣＲＤに印加され
る電圧と同じであるため、蓄電池６の充電状態によっ
て、負荷に流れる電流が左右されることはない。次に、
車輪の回転数が下がり、整流出力電圧Ｖｄｃが蓄電池電
圧より約０．７程度低下した際には、ダイオードＤ９が
動作し、蓄電池から負荷に電流が流れ発光ダイオードが
駆動される。なお、図1４中のツェナーダイオードＺＤ
４は蓄電池保護用である。

【００６３】上記のように充電動作が行われるが蓄電池
６を充電するには蓄電池電圧より整流出力電圧Ｖｄｃが
高い必要がある。Ｎ倍圧整流（Ｎ≧２）回路５を備える
ことで充電が開始される車輪の回転数をより低くできる
ため、低速走行でも充電することが可能である。したが
って、低速運転での充電効率の向上が図れることとな
る。特にハブ式発電機を備えた自転車には有効で照明が
いらない昼間の走行時に効率よく充電を行うことができ
る。夜間点灯時には蓄電池６からも発光ダイオードＬ１
に電力供給できるために一時停止した場合においても発
光ダイオード駆動が可能となり他者からの認識性がよく
なり安全面の向上がさらによくなる。

【００６４】また、Ｎ倍圧整流（Ｎ≧２）回路のコンデ
ンサ容量及び平滑用コンデンサＣ５の容量が小さく整流
出力電圧Ｖｄｃが脈流になっても、脈流電圧波形に応じ
て前述同様の動作が繰り返し行われる。

【００６５】なお、図1４では電流を制限する手段とし
て定電流ダイオードを図示しているが、Ｎ倍圧整流（Ｎ
≧２）出力電圧Ｖｄｃが一定に制御され負荷電圧も一定
に制御されるため電流を制限する手段として抵抗を用い
ても可能である。また、図1４では蓄電池を例をしてい
るが、ニッケル水素電池などの２次電池でもよく、さら
に大容量のコンデンサでもよい。

【００６６】さらに充電回路は、整流電圧を一定に制御
するパルス幅制御などのスイッチングレギュレター回路
でもよい。スイッチングレギュレター回路を用いると回
路損失が減り充電効率が向上する。

【００６７】なお、さらに充放電回路８そのものが整流
出力電圧を制限しているため電圧を制限する手段である
ことは言うまでもない。

【００６８】実施例６図1５〜２０は、本発明に係わるＮ倍圧整流（Ｎ≧２）
回路と整流出力電圧を制限する手段、または、発光ダイ
オードに流れる電流を制限する手段のどちらか一方また
は両方を備えた自転車用発光ダイオード球の側面模式図
である。

【００６９】整流出力電圧を制限する手段として定電圧
ダイオードを使用した場合や発光ダイオードに流れる電
流を制限する手段として定電流ダイオードまたは電界ト
ランジスタを使用した場合には部品点数が少なく小型が
可能である。そのため、金口と一体化した自転車用発光
ダイオード球が可能である。金口を備えることで白熱電
球を自転車用発光ダイオード球にそのまま交換すること
ができ汎用性の高い自転車用発光ダイオード球となる。

【００７０】図1５は、樹脂モールドされた発光ダイオ
ードランプ９を金口１０の上部に配置し、Ｎ倍圧整流回
路と定電圧ダイオードまたはＮ倍圧整流回路と定電流ダ
イオードまたは電界トランジスタ等の本案における回路
を金口内部に収納（特に図示せず。）した自転車用発光
ダイオード球の側面模式図である。（以下、Ｎ倍圧整流
回路と定電圧ダイオード及びＮ倍圧整流回路と定電流ダ
イオードまたは電界トランジスタ等の本案における回路
を発光ダイオード球回路と記述し、図1５〜２０におい
て特に図示しない。また、図1５〜２１において発光ダ
イオード球の照明方向の概略を矢印付きの点線１１で示
している。）

【００７１】図１６は、樹脂モールドされた発光ダイオ
ードランプ９とＮ倍圧整流回路部のコンデンサ１２を金
口１０の上部に配置し、コンデンサ以外の発光ダイオー
ド球回路を金口１０の内部に収納した自転車用発光ダイ
オード球の側面模式図である。Ｎ倍圧整流回路部のコン
デンサを金口１０の上部に設けるため容量を大きくでき
る。そのため、Ｎ倍圧整流の脈流を軽減できるため発光
ダイオードランプ９に流れる電流が安定化しより明るい
照明ができる。

【００７２】図１７は、発光ダイオードチップ１３と発
光ダイオード球回路及び金口１０を一体化させ、樹脂モ
ールド１４した自転車用発光ダイオード球の側面模式図
である。発光ダイオードチップ１３、発光ダイオード球
回路が樹脂モールドで覆われるためより信頼性が向上す
る。

【００７３】図１８は、図1５と同様な構成であるが、
金口１０の上部に配置された樹脂モールドされた発光ダ
イオードランプ９と取り付け角度の異なる発光ダイオー
ドランプ１５を備えた自転車用発光ダイオード球の側面
模式図である。取り付け角度が異なっていることを特徴
としている自転車用発光ダイオード球である。

【００７４】図２１は、図１８の自転車用発光ダイオー
ド球を自転車用前照灯１９に取り付けた場合の照明方向
を示す模式図である。取り付け角度が異なっているので
異なる方向を照明することができる。したがって、図２
１のように自転車に近い方向２０と前方２１を照明する
ことができる。その結果、走行方向の照明ができ、他者
からの認識性を高めより安全性が向上することができ
る。

【００７５】図１９、２０は、図１８と同様な構成であ
るが、指向角の異なる発光ダイオードを具備しているこ
とを特徴としている自転車用発光ダイオード球である。

【００７６】図１９では樹脂モールドのレンズ形状の異
なる発光ダイオードを具備している。樹脂モールドされ
た指向角の狭い発光ダイオードランプ１６、指向角の広
い発光ダイオードランプ１７を備えた自転車用発光ダイ
オード球の側面模式図である。そのため、図１８の自転
車用発光ダイオード球と同様の効果がある。

【００７７】図２０は、樹脂モールドされた発光ダイオ
ードランプ９、広指向性の発光ダイオード１８を備えた
自転車用発光ダイオード球の側面模式図である。そのた
め、図１８の自転車用発光ダイオード球と同様の効果が
ある。

【００７８】また、自転車用発光ダイオード点灯照明装
置においても発光ダイオードの指向角または取り付け角
度が異なっている発光ダイオード備えていれば図１８の
自転車用発光ダイオード球と同様の効果がある。

【００７９】実施例７本発明に係わる自転車用発光ダイオード球または自転車
用発光ダイオード点灯照明装置に用いられる発光ダイオ
ードが、窒化ガリウム系白色発光ダイオードであれば演
色性に優れ、照明として効果的である。

【００８０】ところが、青色または紫外の窒化ガリウム
系発光ダイオードチップと蛍光体を組み合わせた演色性
の高い白色の発光ダイオードは赤色などの他種の発光ダ
イオードに比べ、定格の動作電圧が高い。順方向電流２
０ｍＡでの順方向電圧はＧａＰ、ＧａＡｌＡｓなどの赤
色発光ダイオードでは２．０Ｖ前後であるが、窒化ガリ
ウム系発光ダイオードでは３．５Ｖ前後で約１．７５倍
である。

【００８１】赤色発光ダイオードなどに比べて窒化ガリ
ウム系白色発光ダイオードを駆動するためには車輪の回
転数が高く発電機の出力電圧が高い必要がある。しかし
ながら、２倍圧整流回路を用いれば、整流出力電圧が２
倍になるので、赤色発光ダイオードを駆動できる車輪の
回転数でも窒化ガリウム系発光ダイオードを十分に駆動
できることとなる。さらに３倍圧整流回路を用いればよ
り低速運転でも駆動できることとなる。既に、先述の実
施例１で、順方向電圧が３．５Ｖの場合について本発明
の有効性を説明している。

【００８２】以上のように、窒化ガリウム系白色発光ダ
イオードを使用することができる。よって演色性の良い
自転車用発光ダイオード球または自転車用発光ダイオー
ド点灯照明装置が可能である。

【００８３】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１に係わ
る発明によれば、自転車用発光ダイオード球または自転
車用発光ダイオード点灯照明装置は、発電機による発電
電力をＮ倍圧整流（Ｎ≧２）する回路と、さらに整流出
力電圧を制限する手段、または、発光ダイオードに流れ
る電流を制限する手段のどちらか一方または両方を具備
していることを特徴としているために、発光ダイオード
をより低発電電力の低速走行領域から点灯させ、高速走
行領域での発光ダイオードの破損を防止できるという効
果が得られる。また、動作電圧の高い窒化ガリウム系白
色発光ダイオードを使用した場合においても低速走行領
域から点灯させ、高速走行領域での発光ダイオードの破
損を防止できるという効果が得られる。

【００８４】また、請求項２に係わる発明によれば、上
記請求項１に係わる効果に加えて、自転車用発光ダイオ
ード球または自転車用発光ダイオード点灯照明装置の部
品数の少量化と小型化が可能という効果が得られる。

【００８５】また、請求項３に係わる発明によれば、よ
り低速走行においても蓄電池の充電が可能という効果が
得られる。

【００８６】また、請求項４に係わる発明によれば、金
口を具備することで、上記請求項１または２に係わる効
果に加えて、自転車用発光ダイオード球の汎用性が向上
するという効果が得られる。

【００８７】また、請求項５に係わる発明によれば、自
転車に近い方向と前方を照明することができるため、走
行方向の照明ができ、さらに他者からの認識性を高めよ
り安全性が向上するという効果が得られる。

【００８８】また、請求項６に係わる発明によれば、窒
化ガリウム系白色発光ダイオードを使用するため演色性
が高いという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発光ダイオードの電圧−電流特性図

【図２】一般的な発光ダイオード点灯回路構成図

【図３】本発明に係わる実施例１の回路構成図

【図４】本発明に係わる実施例２の回路構成図

【図５】本発明に係わる実施例３の回路構成図

【図６】定電流ダイオード電圧−電流特性図

【図７】発光ダイオードの電圧−電流特性図

【図８】一般的な発光ダイオード点灯回路構成図

【図９】２倍圧整流回路図

【図１０】３倍圧整流回路図

【図１１】４倍圧整流回路図

【図１２】５倍圧整流回路図

【図１３】本発明に係わる実施例５の回路構成図

【図１４】本発明に係わる実施例６の回路構成図

【図１５】本発明に係わる実施例７のダイオード球の側
面模式図

【図１６】本発明に係わる実施例７のダイオード球の側
面模式図

【図１７】本発明に係わる実施例７のダイオード球の側
面模式図

【図１８】本発明に係わる実施例７のダイオード球の側
面模式図

【図１９】本発明に係わる実施例７のダイオード球の側
面模式図

【図２０】本発明に係わる実施例７のダイオード球の側
面模式図

【図２１】本発明に係わる実施例７のダイオード球を自
転車用前照灯に取り付けた場合の照明方向を示す模式図

【符号の説明】

１発電機２全波整流回路３２倍圧整流回路４１２倍圧整流回路４２３倍圧整流回路４３４倍圧整流回路４４５倍圧整流回路５Ｎ倍圧整流（Ｎ≧２）回路６蓄電池７自動点灯制御回路８充電回路９発光ダイオードランプ１０金口１１照明方向１２コンデンサ１３発光ダイオードチップ１４樹脂モールド１５取り付け角度の異なる発光ダイオードランプ１６指向角の狭い発光ダイオードランプ１７指向角の広い発光ダイオードランプ１８無指向性の発光ダイオード１９前照灯２０自転車により近い方向２１自転車の前方向２２自転車Ｖｔ発光ダイオードの立ち上がり電圧Ｖａｋアノード−カソード間電圧Ｉ電流Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ整流
ダイオードＤ７、Ｄ８逆電圧防止ダイオードＣ１、Ｃ４、Ｃ５平滑用コンデンサＣ２、Ｃ３、ＣコンデンサＶｄｃ整流電圧Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、発光ダイオードＶＬ発光ダイオードの順方向電圧Ｉｆ発光ダイオードの定格電流ＩＬ、ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３，ＩＬ４発光ダイオー
ドに流れる電流Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０抵抗Ｒ５放電用抵抗ＺＤ１、ＺＤ２、ＺＤ３、ＺＤ４ツェナーダイオードＱ１、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７トランジスタＩ５、Ｉ６，Ｉ７トランジスタに流れる電流Ｑ２電界トランジスタＶＢＥエミッタ−ベース間電圧ＣＲＤ、ＣＲＤ１、ＣＲＤ２定電流ダイオードＩＣ１，ＩＣ２定電流ダイオードに流れる電流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪の回転に伴い発電する発電機により
発電した電力によって発光ダイオードを点灯させる装置
において、少なくても発光ダイオードと発電機による発
電電力をＮ倍圧整流（Ｎ≧２）する回路を具備してお
り、さらに整流出力電圧を制限する手段、または、発光
ダイオードに流れる電流を制限する手段のどちらか一方
または両方を具備していることを特徴とする自転車用発
光ダイオード球または自転車用発光ダイオード点灯照明
装置。
【請求項２】前記、整流出力電圧を制限する手段に、
少なくても定電圧ダイオードが使用されており、前記、
電流を制限する手段に、定電流ダイオードまたは電界ト
ランジスタが使用されていることを特徴とする自転車用
発光ダイオード球または自転車用発光ダイオード点灯照
明装置。
【請求項３】請求項１における自転車用発光ダイオー
ド点灯照明装置の整流出力電圧を制限する手段は、蓄電
池を具備し蓄電池の充放電を制御する手段によって行わ
れていることを特徴とする自転車用発光ダイオード点灯
照明装置。
【請求項４】請求項１及び２における自転車用発光ダ
イオード球は金口を具備していることを特徴とする自転
車用発光ダイオード球。
【請求項５】請求項１または２及び請求項４における
自転車用発光ダイオード球及び、請求項１乃至３におけ
る自転車用発光ダイオード点灯照明装置は、指向角また
は取り付け角度の異なった発光ダイオードを複数個、具
備していることを特徴とする自転車用発光ダイオード球
または自転車用発光ダイオード点灯照明装置。
【請求項６】自転車用発光ダイオード球または自転車
用発光ダイオード点灯照明装置に用いられる発光ダイオ
ードは窒化ガリウム系白色発光ダイオードであることを
特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の自転車用発
光ダイオード球または自転車用発光ダイオード点灯照明
装置。