JP2006210192A - 懐中電灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量で小型な無電源発光装置、及び、災害非常時の手元の照明に特に便利で、保守の不要な懐中電灯を提供することを目的とする。
【解決手段】外部からの力に応じた振り子振動運動をする振動子と、その振動子と連動して発電する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電気エネルギーで発光する複数の発光ダイオードと、電気回路とを備え、前記電気回路が整流回路を有さず、前記圧電素子の両電極に、該複数の発光ダイオードのアノードとカソードが逆向きに接続されている2種類の接続を含むことを特徴とする発光装置、を提供する。
【選択図】 図４

Description

本発明は発光装置及びそれを用いた懐中電灯に関する。特に無電源の発光装置及び懐中電灯に関する。

従来、発光装置およびそれを用いた懐中電灯については、多くの発明がなされ、夜間の歩行用携行電灯、停電時の非常用電灯等、として使用されている。通常発光装置およびそれを用いた懐中電灯は、電池又は手動発電機と充電器を備えている。電池を備えるものは、電池の消耗による使用時の不点灯が問題となる。手動発電機と充電器を備えるものは、磁石とコイルを有する電磁誘導発電機等で構成され、部品点数も多く、軽量・小型で携行に便利とは言いがたい。また、圧電素子に付与された応力により発生させる起電力を利用し発光ダイオード等の発光体を発光させる圧電発光装置において、手に持って振る警告灯において、付与される振動、応力を利用して発光体を発光させることを特徴とした無電源圧電発光装置が開示されている。（特許文献1参照）しかし、無電源発光装置を用いた携行用照明装置に関する発明の記載はみあたらない。

特開2001−351416号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、軽量で小型な無電源発光装置、災害非常時の手元の照明に特に便利で、保守の不要な懐中電灯を提供することを目的とする。

本発明の第1の観点によれば、外部からの力に応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電気エネルギーを伝達する電気回路と、前記電気エネルギーで発光する発光ダイオードと、を備えることを特徴とする発光装置、を提供する。ここに、連動とは、振動子が、圧電素子にそのエネルギーを伝達できる態様を含み、必ずしも圧電素子に固着されている必要はない。振動子の振動のさせ方は、シム板を連続的に振動させる押し板、押し棒等でエネルギーを伝達するものであってよい。また、圧電素子のシム板を延長して、延長部分を振動子とすることもできる。電気回路には、整流回路を用いて、振動子の振動の変位が逆転しても発光ダイオードが常時点灯するものであってもよい。

本発明の第２の観点によれば、前記電気回路が整流回路を有さず、前記圧電素子の両電極に、該複数の発光ダイオードのアノードとカソードが逆向きに接続されている2種類の接続を含むことを特徴とする請求項1記載の発光装置、を提供する。振動運動に起因して生ずるひずみに応じて発電する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電気エネルギーで発光する複数の発光ダイオードと、電気回路とを含むことを特徴とする発光装置の一部を図１に例示する。複数の発光ダイオード22と電気回路は、圧電素子自体の上に設置、形成してもよく、これに連動する振動子26の上に設置しても良い。また、全く別個任意の位置に設置してもよい。しかし、振り子振動子の重石を兼ねて振動子26の先端に設置するのが、発光装置をコンパクトに軽量化するためには、特に好ましい。振動子26は、形態を問わないが、圧電素子の一部であるシム板25に金属板、プラスチック板を固着させて振り子振動子26としてもよく、更にこれに振り子振動子の重石31を取り付けると振動周期、振幅を調整できる。固着方法は、溶接、リベット等による物理的固着、合成樹脂接着剤による接着、その他接合方法を用いることができる。力学的エネルギーを振り子振動の振幅の減衰が小さく、適切な振動周期で、円滑な発光に適切な振動子とすることが好ましい。

さらに、可視光線発光ダイオードから発光される可視光線を所定位置へ導くための導波部材（例えば、光ファイバ、ガラスビーズ等）をさらに具備し、この導波部材によって、発光素子から離れた場所で可視光線が外部から観察可能に放射される構成とすることも好ましい。また、発光ダイオード発光部からの可視光が外部観察可能に、振動子の運動が阻害されない態様で、その一部または、全部が、合成樹脂によって封止されていることが耐久性の面で好ましい。なお、可視光発光素子としては発光ダイオード、例えば、超高輝度ＬＥＤが好適に用いられる。

本発明の第3の観点によれば、外部からの力が手首の往復運動によるものであり、それに応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子とが一体となって通常の重力下で、6.5Hz±3.5Hzの領域（3.0Hzから10.0Hzまで）の固有振動数を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置、を提供する。

本発明の第４の観点によれば、請求項1又は請求項2に記載の前記発光装置が、その発光ダイオードからの可視光が外部を照明可能に装着されることを特徴とする懐中電灯が提供される。

即ち、その一態様を示せば、前記発光素子は、例えば、振動子部分に連動させ、これを発光させるための電力を前記発光素子に供給する電気回路を具備し、前記給電手段は、長手方向等の一端が懐中電灯のグリップ部分に固定された圧電素子であって、屈曲自在に配置され、外力が振動子に作用した際に前記圧電素子の屈曲によって生ずる電力を前記発光素子に送り、前記発光素子の発光を制御する発光制御手段と、を有する懐中電灯であって、前記振動数を有する懐中電灯である。

なお、前記懐中電灯が円筒ケースを具備し、内部に空洞部を備えた円筒ケースと、前記円筒ケースに外部観察可能に組み込まれた発光素子と、前記円筒ケースの内部に組み込まれ、前記発光素子を発光させるための電力を前記発光素子に供給する電気回路とを具備し、前記給電手段は、シム板の長手方向等の一端が固着され振動子と連動した圧電素子であって、前記円筒ケース内に設けられた空洞部に屈曲自在に配置され、振動子前記円筒ケースに外力が作用した際に前記圧電素子に作用する振り子振動力によって屈曲することにより発電する圧電素子と、前記圧電素子の屈曲によって生ずる電力を前記発光素子に送り、前記発光素子の発光を制御する発光制御手段と、を有することを特徴とする懐中電灯であっても良い。本発明の第５の観点によれば、さらに、前記発光装置の一部または全部に蛍光塗料が塗布されていることを特徴とする請求項4に記載の懐中電灯、を提供する。

本発明によれば、部品点数が少なく、極めて軽量、コンパクトで、耐久性にすぐれた発光装置を実現し、発光装置を外部に対し照明可能に装着することにより、懐中電灯を提供することができる。本発明の発光装置は、少なくとも2個の発光ダイオードを備え、人的運動等により、振動子からの力学的エネルギーの供給に対応して、交互の点灯を繰り返し、全ての発光ダイオードが、同時消灯されず、照明機能を有する懐中電灯を提供する。また、本発明に係る発光装置は、電池または、充電器も必要とせず、定期的な電池交換等の保守は全く不要となる。また、本懐中電灯は、蛍光塗料を塗布されているので、暗闇でもその所在を認知することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1に発光ダイオードを2個、１個の圧電素子、1個の振り子振動子を配した本発明の発光装置の基本的な構成の一部を例示する。図２に発光装置を組み込んだ本発明の懐中電灯の一例の断面図を示す。図３に振り子振動運動によって生ずる圧電素子のひずみを無振動時からの変位とし、それに対応する起電力の変化を概念的、模式的に示す。また、図４は、図１の発電装置を組み込んだ懐中電灯の別の一例を示す。

図１に、圧電素子21としては、矩形状の圧電セラミックス板23の表裏面に電極24a・24bが形成されたものの断面図を示している。圧電素子21はこれに限定されるものではなく、例えば、円形や四角形の圧電セラミックス板でよく、圧電セラミックス板と金属板、プラスチック等の補強板（以下、シム板25）とを貼り合わせた構造を有するもの（例えば、電気編み機の運針駆動部、圧電スピーカの圧電音響素子に相当するものや、これらをユニモルフ素子、バイモルフ素子として構成するもの）を用いることができる。バイモルフ素子にあっては、分極方向が同一のパラレルタイプまたは、逆向きのシリーズタイプの両タイプを好適に用いることができる。また、圧電素子の材質は、特に問わないが、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム等のセラミックスを用いることができ、有機ポリマーの圧電材料、たとえば、ポリビリニデンジフルオライド、ポリフッ化ビニリデンを用いることもできる。

なお、圧電セラミックス板は、いわゆる積層構造（積層コンデンサ型の電極構造）を有していてもよい。バイモルフ、積層圧電素子のときは、ユニモルフに比べて、より小さな屈曲変位で同等の起電力が得られるので、図２に示す左右の長さ方向で短い圧電素子で大きな起電力の効果が得られる。圧電素子（又は、そのシム板）の右端は、固定端である。積層構造を有する圧電素子では、小さな変位で十分な起電力をうることが可能である。圧電素子を振動させるのは、打撃による衝撃力で可能であるが、歪をうける時間が短時間であり、照明用の起電力取り出しのためには、振り子振動による歪のように、比較的大きな歪を、比較的ゆっくり生じさせるものが好ましい。

図１は、シム版に固着されたプラスチック板を振り子振動子26とするものである。結合部分は、図示されていない。振動子は、金属製であってもよく、これら振動子との結合は、溶接、又は、樹脂接着剤による方法がとられる。樹脂接着剤を用いる場合には、エポキシ樹脂等の硬質樹脂を用いることが望ましい。振動子は、別途振動子部分を振り子として結合することなく、シム板を延長して、振動子とすることもできる。振動子には、振り子振動を発電に適したものとするため重石を付加することが、更に好ましい。振り子振動子26は、外部からの運動エネルギーを振動運動に変換し、これを板状圧電素子に伝達するものであればよい。すなわち、圧電素子に固着された板状、棒状、その他任意形状の合成樹脂、金属等でよい。又、固着による結合は、必ずしも、必須要件でなく、振り子運動をする振動子等によって、圧電素子21を弾いて、これを振動させるタイプの連動によっても良い。一般に、シム板を連続的に振動させる押し板、押し棒等でエネルギーを伝達するものであってよい。

図１の例の場合、圧電素子の右端の固定端部分を手で握り、重力下で、手首の運動のよって振動させる場合、圧電素子を適切な周期で、適切な変位を与える振動をさせるためには、振動子は、例えば、軽量な比較的長い板状プラスチックであることが好ましい。軽量プラスチック等の振動子の一部に重石27を付着させることも好ましい。振動周期を適切にして、さらに振動エネルギーの減衰を少なくできるからである。こうして、振動子の最適化を計ることにより、運動エネルギーを効率よく、発光エネルギーに変換することができる。手首の運動による外力で、振動させる場合、適切な振動数は、後述の通り6.5Hz程度である。図1においては、発光ダイオード22aはカソードが24bに接続され、アノードが24aに接続されている。一方、発光ダイオード22bはカソードが24aに接続され、アノードが24bに接続されている。

図２には前方に向けて発光ダイオードからの光線が放射されるようにバイモルフ型圧電素子を有する発光装置が装着された懐中電灯の一例を断面図で示す。懐中電灯の前端部には、2個の発光ダイオード（LED）22が配設されている。圧電素子21の右部には、グリップ12が設けられ、圧電素子21の左部分には、圧電素子を振動運動させるための振動子25であるアクリル板が固着されている。アクリル板には、図１に示す回路で発光ダイオードのアノードとカソードが逆向きに接続されている2種類の接続を有する回路が設置されている。両種の発光ダイオードは、圧電素子に、さらに並列に追加して増設することもできるし、直列付加も可能である。なお、可視光発光ダイオード22の配設位置はこれに限定されるものではなく、光線による照明に好適な任意の部位に配置してよい。

人が懐中電灯10のグリップ12をもって懐中電燈10を揺らすと、振動子25が振動運動をする。これに伴って振動子25に結合した圧電素子のシム板24が振動してシム板に固着した圧電素子に歪が生ずる。圧電素子21はこの歪によって、起電力を発生する。こうして圧電素子21で発生した電気エネルギーが図１に例示される発光ダイオード22a,22bに給電され、可視光線を放射する。

図２は、発光ダイオード22を振動子の先端に設置し、電気回路を振動子上に形成し、圧電素子（又は、そのシム板）の右端の固定端部分をグリップ12とした懐中電灯の断面図である。このとき、先方を有効に照明するために、個々の発光ダイオードは、照射角を90度以下で照明可能とすることがのぞましい。即ち光の広がる角度を表す光度50％の範囲である指向特性が、90度以下の発光ダイオードを選択することものぞましい。振動子を含む圧電素子部分が矩形状平板である。圧電素子部、振り子振動子部が直列に結合した懐中電灯にあっては、グリップを握ったこぶしの真ん中位から可動部分を一体としたときの重心位置までの長さと可動部分全体のバネ性が可動部分の固有振動数を決定づける。従って、小さな変位で大きな起電力を取り出せる固めの圧電素子を使って振り子振動子の重石を発光部分である先端に近づけると最小構成のシステムができる。グリップ部分と圧電素子の固定部分は、グリップ部分を圧電素子の変形に合わせて、緩衝部をとり、例えば、楕円弧状に形成すると繰り返し応力よる劣化を防ぐことができる。固定端に近いほど応力を受けやすく、緩衝部を形成すると、グリップと圧電素子の固着部分近辺の応力の緩和が図れて好ましい。グリップの握り方は、図示された形態に限定されるものではなく、個人差を反映したものでよい。

図２では、圧電素子部分を模式的に描いているので、紙面の上下方向に肉厚のものとなっているが、実際には、0.5ｍｍ程度とすることができる。更に、手首での振動運動に対応して振動する振動部分の振動数は、6.5Hz近傍が望ましい。この振動数は個人差を考慮すると6.5Hz±3.5Hz程度である。9Hzの振動数より大きな固有振動数を有する発光装置では、手首での反復運動の周期が大きくなって、手首に負荷がかかりすぎる。また、3Hzの振動数より小さな振動数の発光装置では、充分な発電ができない。この振動数で、振幅の減衰の小さい振り子振動をする発光装置であることが好ましい。また、相当時間あまり疲労を感ずることなく、往復運動が可能である振動数は、8Hz以下であり、また、照明に特に適した輝度を得ることができる振動数は、5Hzであるので、6.5Hz±1.5Hzの振動数領域が特に好適に用いられる。

一方、外部からの力に応じた振動により起電力を取り出すため、その起電力の最大値にのみ着目すれば、圧電素子のシム板と振動子を含めた長さで、例えば、幅2ｃｍ程度の矩形状ユニモルフの場合、その長尺方向は、長い方が有利である。それらの長さは、8ｃｍ以上であり、好ましくは、14ｃｍ以上である。8ｃｍより短いと屈曲による変位が小さく起電力が十分得られないことがある。その長さの上限は、懐中電灯の場合、携行に便利なように30ｃｍ程度以内であることが好ましい。また、シム板には、ステンレス鋼を用いると、変位に対して十分な復元力を有し耐久性に優れた圧電素子となる。また、燐青銅等の復元力のある金属ならば、適式に用いることができる。

発光ダイオード22は、例えば、所定の電圧が印加されると所定波長の可視光線を発生するもので、例えば、約360〜830nmの波長域の可視光線を放射するものを用いることができる。図１において、発光ダイオード22ａはカソードが24bに接続され、アノードが24aに接続されている。一方、発光ダイオード22bはカソードが24ａに接続され、アノードが24bに接続されている。上述の通り、両種の発光ダイオードは、圧電素子に、並列に追加して増設可能である。また、直列付加も可能である。なお、圧電素子21の発電特性に応じて、別の回路を設けてもよいが、整流回路（整流ブリッジ回路）は、設けない。

従来、整流回路を用いて２個のダイオ−ドを、印加電圧の正負に関わらず同時点灯する回路も考えられるが、部品点数が多くなる。また、基板上にチップを用いて形成する整流器または、ユニットタイプの整流器は、コンパクトなものが得にくいうえ、外力をうけると破損しやすく、圧電素子、回路、その他の構成物との配置が限定される等の困難があった。しかし、このような不利があるにも拘わらず、場合によっては、整流回路を用いる電気回路を排除するものではない。整流回路を用いた場合は、同数のダイオードを用いた場合、より大きな輝度を得ることが可能だからである。例えば、整流回路及びキャパシターを用いて、整流、蓄電を行える方法をもちいてもよい。

図３は、振動運動によって、圧電素子に加えられる力による無振動時を基準とした変位とその圧電素子の起電力変化の一例を示す概念図である。外力Aにより振動子が揺れ始め、変位の速度が最大の瞬間をスタートにとり、所定周期（例えば、6Hz）で振り子振動運動させると、変位は、手首からの力Aを受けたときに最大変位速度となり、ほぼ周期的に間歇的に加えられる外力（例えばA´、図で振幅が大きくなる際は外力が加えられているが、A´より後の外力は図示していない。）を受けながら減衰を繰り返すサインカーブを描いて変化する。本発明の固有振動数とは、通常の重力下で、手首の往復運動により、振動子と一体となって振動する圧電素子の実際の振動数をいう。手首からの往復運動による外力は、振動の振幅におおきな影響を与えるが、振動数には、あまり影響しない。この振動数は、オシロスコープを用いて、通常の測定方法で測定できる。

例えば、図1で、圧電セラミックスの分極方向がパラレルで上向きの場合は、24a面が正極である。起電力が正のとき、22aが点灯し、22bは、点灯しない。また、起電力が負のときは、22bは、点灯し、22aが点灯しないことになる。2種類の接続様式からなる発光ダイオード22aと22bは、それぞれ、振動運動に応じたひずみを反映する起電力の大きさに比例した輝度の可視光を発することとなる。この結果、振動にともなってリズミカルに両発光ダイオードが点滅を繰り返し、振動周期が短いと、どちらかの発光ダイオードが点灯しているため、全体としてみるとその残存輝度によって常に点灯状態となり、照明効果が実現する。6Hz程度の周期は、手首での往復運動によって、これを実現するのに、特に適した周期である。

また、発光ダイオード発光部分あるいは、これより光ファイバー等で導かれた発光部分を除いて、可撓性合成樹脂等によって発電装置を封止するか、円筒ケース状物に収納することが耐久性の点で望ましい。可撓性合成樹脂には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。これら樹脂の液状のものに圧電素子、発光ダイオードの一部または、全部を浸漬したのち、引き上げ、乾燥硬化または、熱硬化、化学変化による硬化等させるディッピングによってコートし、封止すると湿気から回路を守り、外部圧力に対して、該樹脂の可撓性を発揮することとなり、繰り返される外部圧力に対する耐久性を増すのに役立つ。透明な樹脂であれば、圧電素子部・電気回路部・発光ダイオード部全体をコートすることができる。こうして、発光装置は、その一部である発光ダイオード22ａ、22bからの可視光線が靴の外部空間に向けて放射されるように配置することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、円筒ケース内に発光装置を装着した懐中電灯において、圧電素子の位置は、その長手方向が、円筒ケースの長さ方向と垂直又は、円筒ケース方向と所定角度に設置してもよく、手にもって懐中電灯に振動エネルギーを有効に使用できる位置を選択できる。例えば、立って懐中電灯を翳すとき、翳す角度と概略同じ角度で設置すると、重力が振り子振動子の重石を中心に有効に働き振動の減衰を少なくすることができる。図4は、重石を含む振り子振動子と発光ダイオード部分を別個に設置し、発光ダイオードを円筒ケース内に固定し、鏡面仕上げをした反射鏡をその周囲にセットしたものである。

発光ダイオード22は懐中電灯の外部空間に露出した形態で配設されなければならないものではない。発光ダイオード22で発光した可視光線を、光ファイバ等の導波部材を用いて懐中電灯の先端部に導いて、外部空間に放射されるように構成することもできる。この懐中電灯では、発光ダイオード22は、例えば、円筒ケース内に埋設することができる。このような構成によれば、2個の発光ダイオードで懐中電灯の任意の位置で点滅する多数の発光部位を設けることができる。周囲を広範囲に照明できる懐中電灯が実現する。また、発光装置において、発光ダイオードを球面反射鏡または、楕円鏡、放物面鏡等の非球面鏡の焦点部位等に反射鏡に向けて配置し、その反射光で照明する方式も好ましい。更にまた、発光ダイオードの取り付けをその照射角に応じて、集光し、反射する平板鏡、球面反射鏡または、楕円鏡、放物面鏡等の非球面鏡をもちいる方式も好ましい。

なお、発光ダイオード又は、光ファイバの先端（放出端）には、拡散レンズ等を設けることも好ましい。また、光ファイバに代えて、ガラスビーズ等を用いることもできる。

なお、圧電素子とともに各種の電池（例えば、ボタン型の一次電池や二次電池）と、発光ダイオードに対して、給電する回路とを用いても、これらの照明効果を補強することができる。例えば、振動エネルギーを供給できないときでも、電池からの給電をオンにするスイッチを設けると、振動エネルギーがなくても、一定時間、懐中電灯が発光するようにすることができる。また、例えば、振動の加速度をモニターして、懐中電灯が動かないとき、電池からの給電をオンにするスイッチを設けると、振動運動がなくても、一定時間、該懐中電灯が発光するようにすることができ照明時間の確保に役立つ。前述の通り、整流回路とキャパシターを有する電気回路をもちいて、発光を持続させてもよい。

本発明に係る発光装置の概略図。 本発明に係る懐中電灯の概略断面図。 人的運動による振動子の経時変位及び圧電素子の起電力変化図。 本発明に係る別の懐中電灯の概略断面図。

符号の説明

10；懐中電灯
11；懐中電灯内部の空隙
12；グリップ
13；反射鏡
20；発光装置
21；圧電素子
22；発光ダイオード
22a;発光ダイオード
22b;圧電素子の電極にアノードとカソードが22aと逆向きに接続された発光ダイオード
23；圧電セラミックス板
24a・24b；電極
25;シム板
26;振り子振動子
27;振り子振動子の重石

本発明の第1の観点によれば、外部からの力に応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電気工ネルギーを伝達する電気回路と、前記電気エネルギーで発光する発光ダイオードと、を備えることを特徴とする発光装置、を提供する。ここに、連動とは、振動子が、圧電素子にそのエネルギーを伝達できる態様を含み、必ずしも圧電素子に固着されている必要はない。振動子の振動のさせ方は、シム板を連続的に振動させる押し板、押し棒等でエネルギーを伝達するものであってよい．また、圧電素子のシム板を延長して、延長部分を振動子とすることもできる。このとき、外部からの力が手首の往復運動によるものであり、それに応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子とが一体となって通常の重力下で、6 ．5Hz 士3 ．5Hz の領域（3 ．OHz から10 ．OHz まで）の固有振動数を有することを特徴とする上記記載の発光装置、を提供する。電気回路には、整流回路を用いて、振動子の振動の変位が逆転しても発光ダイオードが常時点灯するものであってもよい。

本発明の第３の観点によれば、請求項1 又は請求項2 に記載の前記発光装置が、その発光ダイオードからの可視光が外部を照明可能に装着されることを特徴とする懐中電灯が提供される。

なお、前記懐中電灯が円筒ケースを具備し、内部に空洞部を備えた円筒ケースと、前記円筒ケースに外部観察可能に組み込まれた発光素子と、前記円筒ケースの内部に組み込まれ、前記発光素子を発光させるための電力を前記発光素子に供給する電気回路とを具備し、前記給電手段は、シム板の長手方向等の一端が固着され振動子と連動した圧電素子であって、前記円筒ケース内に設けられた空洞部に屈曲自在に配置され、振動子前記円筒ケースに外力が作用した際に前記圧電素子に作用する振り子振動力によって屈曲することにより発電する圧電素子と、前記圧電素子の屈曲によって生ずる電力を前記発光素子に送り、前記発光素子の発光を制御する発光制御手段と、を有することを特徴とする懐中電灯であっても良い。本発明の第４の観点によれば、図２に示されたように請求項3の前記発光装置の発光ダイオードが、振動子の自由端に装着されていることを特徴とする懐中電灯、を影響する。本発明の第5 の観点によれば、さらに、前記発光装置の一部または全部に蛍光塗料が塗布されていることを特徴とする請求項3乃至4 に記載の懐中電灯、を提供する。

本発明の第1の観点によれば、外部からの力に応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電気工ネルギーを伝達する電気回路と、前記電気エネルギーで発光する発光ダイオードと、を備えることを特徴とする発光装置、を提供する。ここに、連動とは、振動子が、圧電素子にそのエネルギーを伝達できる態様を含み、必ずしも圧電素子に固着されている必要はない。振動子の振動のさせ方は、シム板を連続的に振動させる押し板、押し棒等でエネルギーを伝達するものであってよい．また、圧電素子のシム板を延長して、延長部分を振動子とすることもできる。このとき、照射角を９０度以下の発光ダイオードからの可視光が、外部を照明可能に装着され、外部からの力が発光装置を握った片方の手首の往復運動によるものであり、それに応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子とが一体となって通常の重力下で、6
．5Hz 士3 ．5Hz の領域（3 ．０Hz から10 ．0Hz まで）の固有振動数を有することを特徴とする上記記載の懐中電灯、を提供する。電気回路には、整流回路を用いて、振動子の振動の変位が逆転しても発光ダイオードが常時点灯するものであってもよい。

本発明の第２の観点によれば、前記電気回路が整流回路を有さず、前記圧電素子の両電極に、該複数の発光ダイオードのアノードとカソードが逆向きに接続されている2種類の接続を含むことを特徴とする請求項1記載の懐中電灯、を提供する。振動運動に起因して生ずるひずみに応じて発電する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電気エネルギーで発光する複数の発光ダイオードと、電気回路とを含むことを特徴とする発光装置の一部を図１に例示する。複数の発光ダイオード22と電気回路は、圧電素子自体の上に設置、形成してもよく、これに連動する振動子26の上に設置しても良い。また、全く別個任意の位置に設置してもよい。しかし、振り子振動子の重石を兼ねて振動子26の先端に設置するのが、懐中電灯をコンパクトに軽量化するためには、特に好ましい。振動子26は、形態を問わないが、圧電素子の一部であるシム板25に金属板、プラスチック板を固着させて振り子振動子26としてもよく、更にこれに振り子振動子の重石31を取り付けると振動周期、振幅を調整できる。固着方法は、溶接、リベット等による物理的固着、合成樹脂接着剤による接着、その他接合方法を用いることができる。力学的エネルギーを振り子振動の振幅の減衰が小さく、適切な振動周期で、円滑な発光に適切な振動子とすることが好ましい。

なお、前記懐中電灯が円筒ケースを具備し、内部に空洞部を備えた円筒ケースと、前記円筒ケースに外部観察可能に組み込まれた発光素子と、前記円筒ケースの内部に組み込まれ、前記発光素子を発光させるための電力を前記発光素子に供給する電気回路とを具備し、前記給電手段は、シム板の長手方向等の一端が固着され振動子と連動した圧電素子であって、前記円筒ケース内に設けられた空洞部に屈曲自在に配置され、振動子前記円筒ケースに外力が作用した際に前記圧電素子に作用する振り子振動力によって屈曲することにより発電する圧電素子と、前記圧電素子の屈曲によって生ずる電力を前記発光素子に送り、前記発光素子の発光を制御する発光制御手段と、を有することを特徴とする懐中電灯であっても良い。本発明の第３の観点によれば、図２に示されたように請求項3の前記発光装置の発光ダイオードが、振動子の自由端に装着されていることを特徴とする懐中電灯、を提供する。本発明の第４の観点によれば、さらに、前記懐中電灯の一部または全部に蛍光塗料が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の懐中電灯、を提供する。

Claims (5)

1. 外部からの力に応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電気エネルギーを伝達する電気回路と、前記電気エネルギーで発光する発光ダイオードと、を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記電気回路が整流回路を有さず、前記圧電素子の両電極に、該複数の発光ダイオードのアノードとカソードが逆向きに接続されている2種類の接続を含むことを特徴とする請求項1記載の発光装置。
3. 外部からの力が手首の往復運動によるものであり、それに応じた振り子振動運動をする振動子と、前記振動子と連動して発電する圧電素子とが一体となって、3.0Hzから10.0Hzまでの固有振動数を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。
4. 請求項1乃至請求項3に記載の前記発光装置が、その発光ダイオードからの可視光が外部を照明可能に装着されることを特徴とする懐中電灯。
5. さらに、前記発光装置の一部または全部に蛍光塗料が塗布されていることを特徴とする請求項4に記載の懐中電灯。

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