JP2006260809A - 照明器具の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自転車の走行スピードが、通常人間が歩行する程度の低速度であっても、高輝度で、且つ長時間発光可能にした照明器具の駆動装置を提供する。
【解決手段】交流発電機１の出力を整流する整流回路２と、整流回路２の直流電圧を所定の電圧に昇圧又は降圧する電圧変換回路３と、電圧変換回路３の出力電圧で駆動される半導体発光素子５１とで構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自転車等に搭載される半導体発光素子（ＬＥＤ）を用いた照明器具の駆動装置に係わり、特に、供給エネルギー源に発電機を使う自転車等のライトに好適な照明器具の駆動装置に関する。

従来より、自転車の前照灯として、フィラメント式の電球が使われてきたが、同じ明るさで消費電力が１／３以下程度になる半導体発光素子（ＬＥＤ）の実用化が進みつつある。自転車の発電機は、車輪の回転運動をエネルギー源としており、従来の電球方式では、発電機と照明電球とを直接結び、発電機からのエネルギーを照明電球に供給している。このため、照明電球に供給されるエネルギーは、車輪の回転運動に依存し、回転数が少ない状態、例えば、歩きながら自転車をおすような場合には、電球は高輝度で発光せず、このような問題を改善するために、電池式の照明器具も提供されている。

しかしながら、電池式は、電池の交換や電池の充電が必要であり、使い勝手が悪いという欠点がある。又、電球は、３（Ｗ）から６（Ｗ）の消費電力が必要であり、消耗品で交換が必要であるという欠点もある。

又、自転車が低速で走行する場合の照度不足を改善するものとしては、例えば、特許文献１に開示されたようなものが知られている。

特許文献１に開示された「自転車用照明点灯制御装置」は、発電機の出力を整流し、低電圧回路で一定の直流電圧にした後、この電圧を照明電球に供給して、電球を発光させるものであるが、特許文献１では、特に、コンデンサを設け、このコンデンサを高速走行時に充電しておくように構成している。そして、自転車が低速で走行する場合、コンデンサに充電された電荷を放電することで、電球を発光させるように構成している。

しかしながら、上記したものは、電球の消費電力が大きいため、長時間発光させることができないという欠点がある。

特開２０００−６２５２３号公報（第１頁、要約）

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自転車の走行スピードが、通常人間が歩行する程度の低速度であっても、高輝度で、且つ長時間発光可能にした新規な照明器具の駆動装置を提供するものである。

本発明は、上記した目的を達成するために、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。

即ち、本発明に係わる照明器具の駆動装置の第１態様は、
交流発電機の出力を整流する整流回路と、
前記整流回路の直流電圧を所定の電圧に昇圧又は降圧する電圧変換回路と、
前記昇圧回路の出力電圧で駆動される半導体発光素子と、
で構成したことを特徴とするものであり、
又、第２態様は、
交流を直流に変換する整流回路と、
前記整流回路の直流電圧を所定の電圧に昇圧又は降圧する電圧変換回路と、
前記昇圧回路の出力電圧で駆動される半導体発光素子と、
で構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、約３〜１６ｋｍ／ｈの広い速度範囲で十分な輝度で発光するため、使い勝手がよく、特に、通常人間が歩行する程度の速度３〜４ｋｍ／ｈで、発電機のみで充分な輝度が得られる。

従来の電球の消費電力は、３．０（Ｗ）又は６．０（Ｗ）であったが、半導体発光素子（ＬＥＤ）は、定格電圧１０Ｖ、電流６０ｍＡであり、２個使用した場合でも１．２Ｗと従来の電球に比べ、消費電力は、約２０％から４０％と小さく、省電力を実現できる。この省電力化にともない、発電機の発電能力を小さくし、小型化も可能である。この場合、ペダルを踏み込む踏力も軽くなるという効果がある。

又、電池等の消耗品を使わないので、半永久的に使用でき、環境にやさしい装置を提供できる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係わる照明器具の駆動装置の構成を示す回路図である。

本発明の照明器具の駆動装置は、発電機１の出力電圧を整流回路２で整流して直流電圧を得、この直流電圧を昇圧回路３で昇圧し、昇圧した電圧で半導体発光素子（ＬＥＤ）５１を発光させるように構成したものである。

次に、本発明の照明器具の駆動装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係わる照明器具の駆動装置の構成を示す回路図である。

図１において、１は、自転車に取り付けられた発電機であり、この発電機１は、自転車の車輪の回転を動力源としている。発電機１は、タイヤ部分にローラを接触させ、磁石を回転させて起電力を発生させる方法と、「ハブダイナモ」と呼ばれ、車輪のハブに磁石を取り付け、起電力を得る方法等がある。どちらの方法も、自転車の車輪の回転運動エネルギーを交流の電気エネルギーに変換している。発電機１の多くは、３〜９（Ｖ）の交流出力電圧を出力し、３〜６（Ｗ）の仕事率をもっている。この起電力は、図２に示す様に、自転車の走行速度にほぼ比例している。図２の例では、時速３Ｋｍで３（Ｖ）、時速１０Ｋｍで７（Ｖ）、時速１５Ｋｍで９（Ｖ）となっている。これは、図１の信号路１０１−１０２間の電圧である。この交流電圧は、整流回路２の整流ダイオード２１，２２，２３，２４からなるブリッジ回路で整流され、平滑コンデンサ２５の平滑作用で４（Ｖ）〜１１（Ｖ）の直流電圧となる。図４のグラフ「整流器出力」は、この状態を示している。

３は、直流・直流変換回路である。この直流・直流変換回路３は、整流回路２の出力である直流電圧４〜１１（Ｖ）を１２（Ｖ）の直流電圧に昇圧し、かつ入力電圧の変動があっても一定の電圧を出力するように構成されている。

この直流・直流変換回路３は、インダクタンス３６の両端を短絡・開放即ちスイッチングして、コンデンサ３９に電荷を蓄えて所定の電圧に昇圧する方式である。安定昇圧の制御方法は、スイッチングのパルス幅を変えてインダクタンス３６に取り込む電荷量を制御している。図において、３１は発振回路であり、数百ＫＨｚのパルス信号を発生させている。３４は、パルス数を制御するＲＳフリップフロップ回路であり、比較器３２の指示に基づき発振パルス数を間歇制御している。この間歇のタイミングは、基準信号生成回路３３の出力電圧である基準電圧と信号路３０１に発生する最終出力電圧とを比較して、制御を行なうものである。信号路３０１の出力電圧は、抵抗器３７と抵抗器３８の分割比で決定される。図３は、抵抗器３７と抵抗器３８の比を変えた場合の自転車の速度とＬＥＤ駆動電圧との関係を示す図である。本発明では、図３に示すように、自転車の速度約３〜１５ｋｍ／ｈの広い速度範囲で、一定の出力電圧が得られている。

又、５は発光部であり、発光部５では、信号路３０１の駆動電圧で発光ダイオード（ＬＥＤ）５１を発光させる。

従って、上記説明したように、自転車が低速に走行する場合でも、発光ダイオード（ＬＥＤ）５１は、常に、所定の電圧で駆動され、発光ダイオード（ＬＥＤ）５１を連続的に高輝度で発光させることができる。

なお、上記説明では、直流・直流変換回路３は、整流回路２の出力電圧を昇圧する例で説明したが、発電機１が高電圧を出力する場合は、整流回路２の出力電圧を直流・直流変換回路３で降圧した電圧を信号路３０１に出力するように構成する。

又、上記説明では、発光ダイオード１個を用いる場合を例として示したが、複数個であっても同様な機能が実現できる。

本発明は、特に、自転車等の照明器具の駆動装置に好適である。

本発明の照明器具の駆動装置の構成を示す回路図である。 自転車の速度と発電機の発電電圧の関係を示す図 自転車の速度とＬＥＤ駆動電圧の関係を示す図 自転車速度と発電機の発電電圧、整流電圧、ＬＥＤ駆動電圧の関係を示す図

符号の説明

１ 発電機
２ 整流回路
３ 直流・直流変換回路
５ 発光部
２１〜２４ 整流ダイオード
２５ 平滑コンデンサ
３１ 発振回路
３２ 比較回路
３３ 基準信号生成回路
３４ 制御回路
３５ スイッチング回路
３６ インダクタンス
３７、３８ 抵抗器
３９ コンデンサ
４０ ダイオード
５１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）

Claims (2)

1. 交流発電機の出力を整流する整流回路と、
   前記整流回路の直流電圧を所定の電圧に昇圧又は降圧する電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路の出力電圧で駆動される半導体発光素子と、
   で構成したことを特徴とする照明器具の駆動装置。
2. 交流を直流に変換する整流回路と、
   前記整流回路の直流電圧を所定の電圧に昇圧又は降圧する電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路の出力電圧で駆動される半導体発光素子と、
   で構成したことを特徴とする照明器具の駆動装置。

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