JP2843538B2 - 自転車の照明装置 - Google Patents

自転車の照明装置

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JP2843538B2
JP2843538B2 JP33710695A JP33710695A JP2843538B2 JP 2843538 B2 JP2843538 B2 JP 2843538B2 JP 33710695 A JP33710695 A JP 33710695A JP 33710695 A JP33710695 A JP 33710695A JP 2843538 B2 JP2843538 B2 JP 2843538B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、周囲の明るさと
走行速度によって2次電池と発電機のいずれかの電源に
電源供給ラインを切替えて前照灯を点灯する自転車の照
明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自転車の照明装置の一例として図
5に示すものが知られている。この装置は、発電機1で
発電した電力をダイオード2、平滑コンデンサ3により
整流平滑して前照灯8に供給するラインと2次電池9か
ら電力を供給するラインを並列に設け、照度検知スイッ
チ10により前照灯8をオン、オフするように構成され
ている。照度検知スイッチ10は周囲の照度が所定量を
越えており照明が不要のときはオフ、所定量以下の場合
はオンとされる。
【0003】発電機1の出力は、前照灯8に供給される
と同時に発電量に余裕があるときは2次電池9を充電し
て蓄積され、発電機1の出力電圧が低下し平滑コンデン
サ3の端子電圧が2次電池9の端子電圧以下になると2
次電池から前照灯8に電力が供給され、これにより発電
機1の出力が小さい低速走行時には2次電池9からの直
流電流により前照灯8が点灯される。
【0004】発電機又は2次電池の電源で前照灯を点灯
させ、2次電池の消耗を抑制するようにした自転車の照
明装置が特公平7−71945号公報により公知であ
る。この公報による照明装置は、前照灯へ電源を供給す
るように2次電池と車輪の回転に伴い発電する発電機を
互いに並列的に接続し、周囲の明るさを検知して出力す
る照度検知手段と、前照灯への通電路に介在されるスイ
ッチ手段とを備え、発電機が発電し、かつ照度検知手段
で所定の明るさを検知するとスイッチ手段を閉成する開
閉制御手段を設けたものである。そして、このような構
成により2次電池からの充放電を制御して2次電池の消
耗をなくすことを目的としている。
【0005】上記公報による装置と同様な目的の自転車
用照明装置が特公昭52−47635号により公知であ
る。この公報による照明装置は、前照灯に対して発電機
と電池を2つの切換スイッチを介して互いに並列的に接
続され、電池からの電源回路には手動スイッチと外部光
の明るさを検出する光検出回路の出力で作動する照度ス
イッチが挿入され、上記2つの切換スイッチは発電機の
電力で開閉されるスイッチを介して作動するリレーによ
り切換えられ、電池と発電機のいずれかにより前照灯が
点灯されるというものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の照明装置のいずれも周囲の照度が明るい時は前照灯
を消し、暗くなると自転車が走行しているかいないか、
あるいは走行速度が低速か高速かによって電池又は発電
機のいずれかを電源として前照灯を点灯するという点で
はほぼ共通しており、このため前照灯に対し電池(2次
電池)と発電機を互いに並列に接続し、照度センサによ
る照度検出スイッチと発電機の発電状態によって前照灯
のオン、オフを制御することもほぼ同様である。
【0007】しかし、かかる従来の照明装置は、前照灯
のオン、オフ制御を周囲の明るさと走行速度状況に応じ
て最も効率よく行なうという原理的な方法の改良に関し
ており、照明装置の最も重要な構成要素である前照灯を
最大限に明るくかつ前照灯や2次電池の寿命を如何に長
く保持するかという視点に欠けている。
【0008】例えば、前述の図5に示した照明装置で
は、周囲の照度が所定量以下であり前照灯を点灯する必
要がある場合に、2次電池と発電機の出力電圧の高さに
応じて高出力電圧側の電源から供給されるが、発電機か
らの出力はダイオードで整流されて直流として供給され
るため、いずれの電源側からであれ前照灯を点灯する電
力は常に直流として供給される。又、前照灯に対しては
発電機と2次電池が常に並列接続されているため発電機
の出力が小さい状態では前照灯は2次電池により点灯さ
れ続けることとなる。
【0009】しかし、発電機からの出力をダイオードで
整流するとその作用で前照灯への電力が少なからず影響
を受けて低下し前照灯が暗くなる。又、前照灯について
は直流を流し続けると寿命が短くなるという欠点があ
る。さらに、発電機の出力が小さい状態で前照灯を点灯
し続けると2次電池が過放電となって電池の寿命が極端
に短くなるという問題もある。
【0010】前述した第1の特許公報による照明装置に
おいても、前照灯へ供給される発電機の出力はダイオー
ドで整流されて送られ、2次電池と発電機が常に並列接
続されているため両者の直流電力が前照灯へ送られる点
では上述した従来例と同様である。
【0011】又、前照灯については、発電機出力の有無
を検知するスイッチと照度センサで作動するスイッチに
より開閉されるスイッチが前照灯への導通路に挿入され
ているためこれによりオン、オフされるが、この前照灯
スイッチがオンである限り2次電池と発電機の両者から
電力が供給され、発電機の電力が大きくない状態が続く
と2次電池の過放電が生じる点も上記従来例と同様であ
る。
【0012】一方、前述の第2の特許公報による照明装
置では、照度を検出するセンサの出力で開閉される照度
スイッチと手動スイッチを設けた電池回路と発電機回路
を前照灯に対し互いに並列に設け、かつ所定以上の走行
状態で導通するリレースイッチを設けたリレー回路中の
リレーで電池回路と発電機回路のそれぞれの回路スイッ
チを作動させ電池から発電機電源を切換えるようしてお
り、電源としては直流と交流が用いられている。
【0013】しかし、照度スイッチは電池回路に、走行
を検知するスイッチはリレー回路中にと別々に設けられ
ているため、周囲が暗いという条件で投入された電池回
路が最初に動作して前照灯を点灯した後、所定以上の走
行速度になりリレースイッチを作動させてリレーを投入
すると、電池回路と発電機回路の切替スイッチが切替え
られて発電機側から電源が供給されるが、その状態で夜
間であってもある程度以上の照明のある場所に来てもリ
レー回路が保持されたままとなり前照灯の電源を照度ス
イッチにより電池回路へ戻すことができない。
【0014】また、所定以上の走行状態になり電源回路
を切替える際にリレー回路の動作電流は電池回路側から
供給され、かつ電池式であるため発電機回路からの電力
で充電されることもなく、従って電池の消耗が大きく、
回路は理論的には成立するとしても実際には殆ど使用で
きない。
【0015】この発明は、上述した従来の照明装置の種
々の問題点に留意して、周囲の照度と走行速度に応じて
発電機と2次電池の電源を切替えて前照灯を点灯するこ
とは勿論のこと、さらに前照灯の明るさを最大限としか
つ前照灯の寿命を長く保持し得るようにした自転車の照
明装置を提供することを課題とするものである。
【0016】又、上記課題に加えてさらに前照灯への2
次電池の過放電状態を防止して2次電池の寿命を長く保
持し得るようにした照明装置を提供することを第2の課
題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、前照灯に対し交流電源を供給する
発電機と2次電池とを互いに並列にかつリレースイッチ
を介して選択的に接続し、上記リレースイッチを切替え
るリレー回路は一端を発電機出力を整流して2次電池へ
供給する導通路に、他端を照度検知スイッチと速度検知
スイッチと直列に接続し、リレースイッチと2次電池
を接続する導通路に周囲の照度で動作する2次電池スイ
ッチを設け、周囲の照度と走行速度によりリレースイッ
チを制御し上記いずれかの電源選択と発電機による
照灯の点灯、消灯を行い、かつ2次電池スイッチで2次
電池によ前照灯点灯、消灯するようにして成る自
転車の照明装置としたのである。
【0018】上記の構成とした照明装置では、リレーを
介して前照灯に2次電池と発電機が互いに並列にかつ選
択的に接続されているから、リレーは発電機による前照
灯の点灯、消灯の機能と、前照灯へ2次電池の直流と発
電機の交流の電源の切替えをする機能とを併有する。
又、リレー回路は一端を発電機出力を整流後2次電池へ
供給する導通路に、他端を速度検知スイッチと照度検知
スイッチとに直列に接続され、2次電池による前照灯の
点灯、消灯の機能は2次電池スイッチにより行われる。
【0019】従って、昼間の走行時あるいは停止時には
前照灯は消灯され、夜間走行時では2次電池又は発電機
により前照灯が点灯されるという従来の照明装置が有す
る一般的な機能を有することは勿論である。なお、前照
灯の点灯は自転車の走行が前提条件である。
【0020】さらに、この発明による照明装置では、リ
レーにより前照灯への電源が2次電池と発電機のいずれ
に切替えられるから、前照灯への電力は直流と交流が
走行速度に応じて供給され、前照灯の寿命を長く保持す
ることとなる。
【0021】この場合、前照灯の電源回路を切替えるだ
けであれば、例えば速度検知スイッチのみでリレーの切
替えを行い、かつ前照灯への導通路に照度検知スイッチ
を設けて周囲の照度に応じて前照灯の点灯を制御するこ
ともできる。しかし、一般に前照灯の点灯に用いられる
スイッチは半導体スイッチが多く、この形式のスイッチ
は抵抗値が大きいため前照灯の照度に少なからず影響を
与える。そこで、この発明では照度検知スイッチを前照
灯への導通路でなくリレー回路に設けることにより前照
灯への抵抗を極力排除して前照灯の明るさが最大となる
ようにしている。
【0022】上記リレー回路には照度検知スイッチと速
度検知スイッチが直列に設けられているが、さらに、上
記第2の課題を解決するための第2の発明として、速度
検知スイッチと並列に過放電保護スイッチを設けるのが
好ましい。この保護スイッチにより、走行速度とは無関
係にリレー回路が作動することとなるから、2次電池が
前照灯に接続されたままで過放電状態になるとその電圧
の低下を検知してリレー回路が作動しリレースイッチは
2次電池から発電機側へ切替えられる。従って2次電池
の過放電が防止され、2次電池の寿命を長く保持するこ
ととなる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は第1実施形態の照明
装置の概略系統図である。図において1は発電機、7は
リレー、8は前照灯、9は2次電池である。図示のよう
に、前照灯に対して発電機1と2次電池9が互いに並列
にかつリレー7を介して選択的に接続されている。リレ
ー7はリレーコイル7aにより動作し、リレー7が非動
作時にはリレースイッチ7bはB端子に、動作時にはM
端子に接続される。リレー7のC端子は前照灯8に、B
端子は2次電池スイッチ11を介して2次電池9に、M
端子は発電機1にそれぞれ接続されている。
【0024】発電機1の出力はダイオード2、平滑コン
デンサ3により平滑整流されリレーーコイル7aのD端
子を通りリレー7に、かつ充電スイッチ4を経由して2
次電池9と2次電池スイッチ11を接続するラインの途
中に接続された接続線を介して2次電池9にも供給され
る。リレーコイル7aのE端子側には照度検知スイッチ
10が接続され、このスイッチに対して速度検知スイッ
チ6と過放電保護スイッチ5が並列に接続されている。
【0025】発電機1は車輪の車軸部分に装着され、車
輪の回転により常に発電を行なう形式のものである。照
度検知スイッチ10は図示しない照度センサの出力に基
づいてオン、オフされる形式のものであり、周囲の照度
が所定量以下(暗)ではオン、所定量以上(明)ではオ
フとなる。速度検知スイッチ6は走行速度が所定値以下
ではオフ、所定値以上になるとオンとなる。過放電保護
スイッチ5は、2次電池9の充電量が所定以下ではオ
ン、所定以上ではオフとなる。
【0026】又、充電スイッチ4、2次電池スイッチ1
1は、照度検知スイッチ10と同様に周囲の照度により
オン、オフされるが、充電スイッチ4は照度検知スイッ
チ10と反対に照度が暗ではオフ、明ではオンとなり、
一方2次電池スイッチ11は、照度検知スイッチ10と
同じく照度が暗ではオン、明ではオフとなる。
【0027】上記の回路構成とした第1実施形態の照明
装置では次のようにして自転車の前照灯が制御される。
【0028】まず、自転車が停止中には、リレー7のリ
レースイッチ7bはC端子がB端子に接続されている
が、走行による発電機出力がないため照度センサの出力
がなく、従って周囲の照度に関係なく照度検知スイッチ
10、2次電池スイッチ11はオフとなり、前照灯8は
点灯されない。
【0029】夜間走行状態になると、発電機出力により
照度センサが作動して出力を照度検知スイッチ10、2
次電池スイッチ11に与えてこれらをオンとし、充電ス
イッチ4はオフとなるが、走行速度が所定以下である限
り速度検知スイッチ6はオフであるためリレー7は不作
動で、2次電池スイッチ11がオンとなるため前照灯8
に2次電池9から電力が与えられて前照灯8が点灯す
る。
【0030】走行速度が所定以上となると、速度検知ス
イッチ6がオンとなり、リレー7のリレー回路に発電機
1の出力を平滑整流して与えることによりリレー7が作
動してリレースイッチ7bはC端子がM端子に接続され
る。このため、これ以降の前照灯8は発電機1の交流出
力が直接供給されて点灯される。
【0031】なお、上記夜間走行中には充電スイッチ4
がオフとなるため、2次電池への充電を走行中に行なう
ことはなく、従って2次電池への充電のため前照灯8が
暗くなり必要な前照灯8としての照度が得られないとい
うような不都合は生じない。
【0032】さらに、夜間走行中であり、照度が所定量
以下のため前照灯8を点灯させる必要はあるが、2次電
池9が過放電状態になると、照度検知スイッチ10と過
放電保護スイッチ5がオンとなり自転車の走行速度に関
係なくリレー7のリレーコイル7aに電流が流れてリレ
ー7が作動し、C端子はM端子に接続される。このた
め、前照灯8への電力供給は常に発電機1からなされる
ため、2次電池9の放電が抑制され、2次電池9が過放
電の状態となるのが防止される。
【0033】昼間の走行時には、照度センサは出力がで
ないため照度検知スイッチ10、2次電池スイッチ11
は共にオフとなり、反対に充電スイッチ4はオンとな
る。従って、リレー7は走行速度に関係なく不作動であ
るからC端子はB端子に接続されるが、2次電池スイッ
チ11もオフであるから前照灯8に対して2次電池9も
発電機1も接続されることがなく、従って前照灯8は点
灯されない。
【0034】しかし、上記昼間の走行中にも発電機1は
発電を行っており、この電力は平滑整流された直流電流
として充電スイッチ4へ送られ、このスイッチがオンで
あるためこれを経由して2次電池9に充電が行われる。
なお、発電機1は自転車用ハブ発電機を使用するため、
従来のブロックダイナモのような走行抵抗、騒音が大き
いという問題がなく、発電していることを意識せずに知
らぬ間に充電が行われる。
【0035】又、前述した夜間走行中に急に明るい場所
へ出た場合は、照度センサの出力が出なくなり昼間の走
行時と全く同じとなり前照灯8が消灯されることは言う
までもない。
【0036】なお、上記実施形態では前照灯8への導通
路にはリレースイッチ7b以外は発電機1から電源を供
給する際に電力を低下させるような抵抗やダイオードあ
るいは半導体スイッチなどは一切設けられていないため
交流電力が直接供給され、前照灯8が暗くならないよう
にしている。この点については以下に述べる第2、第3
実施形態においても同じである。
【0037】図2は第2実施形態の照明装置の全体概略
系統図である。この実施形態では、発電機1の交流出力
を前照灯8に直接送る点は第1実施形態の場合と同じで
あるが、リレー7のリレーコイル7aや照度検知スイッ
チ10、速度検知スイッチ6、過放電保護スイッチ5な
どから成る制御回路及び2次電池9へは第1実施形態が
半波整流された直流電流を送っているのに対して全波整
流された直流電流が送られている点が異なる。
【0038】又、2次電池スイッチ11に加えて発電機
1の交流電力を2次電池9の直流電力へ切替えるために
もう1つの2次電池スイッチ12を設けた点が第1実施
形態の場合と異なっているが、その他の点では第1実施
形態と同じであり、同一機能部材には同じ符号を付して
詳細な説明は省略する。
【0039】この実施形態の照明装置も基本的な作用は
殆ど第1実施形態と同じであり、上述したように発電機
1の出力を全波整流して制御回路及び2次電池9へ供給
される点以外は全く同じであり、これ以上の説明は不要
であろう。
【0040】図3に上記第1及び第2実施形態での前照
灯の電流の速度と時間による変化の状態を概略のグラフ
で示している。(a)は自転車の走行速度による変化、
(b)、(c)は時間的な変化である。(a)に示すよ
うに、走行速度が所定値VC以下では前照灯へは2次電
池からの直流電流が流れるから電流は一定であり、VC
以上では走行速度が大きくなるにつれて発電機出力が増
大するためそれに比例して増大する。
【0041】(b)は走行速度がVC 以下のため2次電
池からの一定電流が流れ、(c)は走行速度がVC 以上
のため交流電流が前照灯へ供給される状態を示してい
る。
【0042】図4は図2の実施形態の照明装置の概略系
統図に対する詳細な回路図を示す。特に、図2では各ス
イッチは有接点形式で示したが、実際の回路では無接点
形式のものを用いており、対応する部材には同一の符号
を付してある。なお、この回路では照度センサ17、I
C(オペアンプ)18〜20、トランジスタ23、2
4、抵抗R1 〜R7 、R9 、R12〜R17、ツエナダイオ
ードZ1 、過充電保護回路25などが付加されている。
【0043】図から分るように、例えば照度検知スイッ
チ10のトランジスタは照度センサ17の電圧変化をI
C18により検出してオン、オフ制御される。
【0044】なお、照度センサ17は、光の強さに応じ
て抵抗値が変化する光導電セルCdSを用いたものであ
り、照度が一定値以下になると抵抗値が増大する。従っ
て、自転車走行により発電機の発電が行われ、照度が一
定値以下になると照度センサ17の抵抗値が増大し、I
1 の出力端子がL(ロー)となり照度検知スイッチ1
0がオンとなる。
【0045】充電スイッチ4、2次電池スイッチ11に
ついても同様に照度センサ17の出力によりオン、オフ
が制御される。但し、充電スイッチ4のオン、オフは照
度検知スイッチ10、2次電池スイッチ11と反対の動
作をすることは前述した通りである。
【0046】速度検知スイッチ6は、走行速度が一定値
以上になると発電機出力が大きくなり、IC20の−端
子の入力電圧が上昇し、+端子の電圧を越えることによ
りIC20の出力端子がLとなりスイッチ6がオンとな
る。
【0047】充電スイッチ4は、照度センサ17の出力
をIC19で検出し、その出力でトランジスタ23を介
してオン、オフ制御される。自転車が走行して発電さ
れ、かつ照度が一定値以下であれば照度センサ17の抵
抗値が大きくIC19の出力端子がLとなりトランジス
タ23のベース〜エミッタ間電圧が低下し、トランジス
タ23、スイッチ4が共にオフとなる。このため、2次
電池9への充電は行われない。照度が一定以上であれ
ば、照度センサの抵抗値が小さく、IC19の出力端子
がH(ハイインピーダンス)となり、スイッチ4がオン
となって2次電池9の充電が行われる。
【0048】なお、充電スイッチ4、トランジスタ2
3、24を含む回路(一点鎖線で囲んでいる)は全体と
して過充電保護回路25を形成している。この保護回路
25は、発電機の出力が走行速度により変化し、高速走
行時には2次電池9に印加する電圧が大きくなり2次電
池9が過充電状態となる可能性があるため、2次電池9
に印加する電圧を一定値以下に制限して過充電を防ぐも
のである。
【0049】上述したように、発電による電圧がコンデ
ンサ3に生じると、トランジスタ23のベース〜エミッ
タ間の電圧が上昇してオンとなり、スイッチ4がオンと
なって整流平滑された直流電圧により2次電池9が充電
される。そして、スイッチ4のコレクタ端子の電圧が一
定値以上となるとツエナダイオードZ1 に電流が流れ始
めるためトランジスタ24がオンとなり、トランジスタ
23のベースからエミッタ間の電圧が低下してオフとな
る。このため、スイッチ4もオフとなり2次電池9への
充電が停止され、これにより2次電池9へ一定値以上の
電圧が印加されるのを防止して過充電を防止している。
【0050】過放電保護スイッチ5はICから成り、2
次電池9の電圧が一定値以下となるとIC5の端子0が
LとなりIC20の出力端子がLとなる。このため、ス
イッチ6は発電機出力がある場合は常にオンとなるが、
2次電池9の電圧が一定値以上となるとIC5の端子0
がHとなりスイッチ6がオフとなる。即ち、走行速度と
関係なく2次電池9の電圧が過放電状態かどうかによっ
てリレー回路7をオン、オフとするものである。IC5
は1次電池を電源として動作するため発電機1の出力に
関係なく動作する。
【0051】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
の照明装置はリレースイッチを介して発電機と次電池
の切替えと発電機による前照灯の点灯、消灯を行い、2
次電池スイッチで2次電池による前照灯の点灯、消灯を
行い、かつ照度検知スイッチと速度検知スイッチでリレ
ースイッチを制御するものとしたから、前照灯はその導
通路にリレースイッチ以外の抵抗がなく最大限の明るさ
を提供しかつ直流と交流が走行速度に応じて供給される
から寿命を長く保持できるという効果が得られる。
【0052】第2の発明では速度検知スイッチと並列に
過放電保護スイッチを設けたから、2次電池の過放電を
防止して2次電池の寿命も長く保持できることとなる。
【0053】さらに、第3の発明では2次電池への充電
接続のための導通路中に充電スイッチを設けたから、発
電機による交流電力で前照灯を点灯している際には充電
回路が遮断され、従って前照灯の明るさが充電によって
暗くなることが防止されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の照明装置の全体概略系統図
【図2】第2実施形態の照明装置の全体概略系統図
【図3】作用の説明図
【図4】第3実施形態の照明装置の詳細系統図
【図5】従来例の照明装置の全体概略系統図
【符号の説明】
1 発電機 2 ダイオード 3 平滑コンデンサ 4 充電スイッチ 5 過放電保護スイッチ 6 速度検知スイッチ 7 リレー 8 前照灯 9 2次電池 10 照度検知スイッチ 11 2次電池スイッチ 12 2次電池スイッチ 13〜16 ダイオード 17 照度センサ 18〜20 IC 23、24 トランジスタ 25 過充電保護回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前照灯に対し交流電源を供給する発電機
    と2次電池とを互いに並列にかつリレースイッチを介し
    て選択的に接続し、上記リレースイッチを切替えるリレ
    ー回路は一端を発電機出力を整流して2次電池へ供給す
    る導通路に、他端を照度検知スイッチと速度検知スイッ
    チと直列に接続し、リレースイッチと2次電池を接続
    する導通路に周囲の照度で動作する2次電池スイッチを
    設け、周囲の照度と走行速度によりリレースイッチを制
    御し上記いずれかの電源選択と発電機による前照灯
    点灯、消灯を行い、かつ2次電池スイッチで2次電池
    前照灯点灯、消灯するようにして成る自転車の
    照明装置。
  2. 【請求項2】 前記速度検知スイッチと並列に過放電保
    護スイッチを設けたことを特徴とする請求項1に記載の
    自転車の照明装置。
  3. 【請求項3】 前記2次電池スイッチと2次電池を接続
    する導通路に、発電機出力を平滑、整流して2次電池へ
    電流を供給する導通路を接続し、この導通路に充電スイ
    ッチを設け、周囲の照度に応じて充電スイッチを照度検
    知スイッチと逆動作で開閉するようにしたことを特徴と
    する請求項1又は2に記載の自転車の照明装置。
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