JP4599436B2 - 自転車用照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、特に周囲の明るさによりオンオフする自転車用照明装置に関する。

自転車には、前照灯や尾灯などの照明装置がフレームに装着されている。自転車の前照灯（自転車照明装置の一例）において、周囲の明るさによりオンオフするものが従来知られている（たとえば、特許文献１参照）。従来の照明装置は、ケース部材の後部下面に照度検出用の採光窓が配置され、採光窓に面してケース部材の内部に光センサ（照度検出素子の一例）が配置されている。光センサは、周囲の照度を検出するものである。ケース部材には光センサに出力によりオンオフするオンオフ制御回路が設けられている。オンオフ制御回路は、たとえば、検出された照度が第１照度以下になると光源をオンし、第１照度より高い第２照度以上になると光源をオフするように設定されている。このようなケース部材の後部下面に採光窓が形成されていると、車のヘッドライトなど前方からの光や、街路灯などの上方からの光等の照度が短時間に変化する光の影響を受けにくくなり、照明装置の誤動作が生じにくくなる。
特開２００６−２０５９９７号公報

前記従来の構成では、上方や前方からの光の影響は受けにくくなる。しかし、自転車の泥よけや車輪のリムやフレーム等の光を反射する自転車部品からの反射光が下方から採光窓に入射すると、入射した光の影響により光センサの検出照度が変化する。この結果、所定の照度（例えば第１照度及び第２照度）に設定された照明装置の光源のオンオフタイミングがずれるおそれがある。すなわち、同じフレームの自転車に取り付けられた照明装置であっても、泥よけや車輪のリム等の部品によっては、反射率が異なると、反射する光量が変化する。この光センサに入射する光量の変化により検出照度が変化し、光源のオンオフタイミングがずれるおそれがある。例えば、自転車部品の反射率が高いと実際の周囲の照度より検出照度が高くなり、実際の周囲の照度より暗いタイミングでオンオフするおそれがある。

本発明の課題は、採光窓から入射する光の検出出力でオンオフする自転車用照明装置において、自転車部品からの反射光の影響による光源のオンオフタイミングのずれを抑えることにある。

発明１に係る自転車用照明装置は、光源と、ケース本体と、装着部材と、照度検出素子と、遮蔽部と、を備えている。ケース本体は、採光窓を有し、光源が収納される部材である。装着部材は、ケース本体を自転車に装着可能な部材である。照度検出素子は、ケース本体の内部に採光窓に面して設けられ、周囲の明るさにより光源をオンオフするための素子である。遮蔽部は、採光窓の外部に採光窓から離れて配置され、照度検出素子に入射する光を制限するものである。遮蔽部は、採光窓と対向しかつ採光窓から所定距離離れた遮光位置に配置されている。

この照明装置では、採光窓から照度検出素子に入射する光は、採光窓から離れて配置された遮蔽部により制限されている。この結果、自転車部品からの反射光が採光窓に入射しようとしても反射光が制限され、反射光が照度検出素子に直接入射しなくなる。ここでは、採光窓を介して照度検出素子に入射する光を遮蔽部により制限しているので、採光窓を介して入射する自転車部品からの反射光も制限されてその照度が減少する。このため、自転車部品から反射光が入射しても、その反射光による影響を受けにくくなり、自転車部品からの反射光による光源のオンオフタイミングのずれを抑えることができる。これにより、外的要因の影響を極力下げることができ、純粋に周囲の照度により光源のオンオフ制御を行うことができる。

また、遮蔽部が採光窓と対向して配置されかつ採光窓との距離が所定距離であるので、外部からの光を制限し過ぎないとともに、反射光による影響だけを制限しやすい。

発明２に係る自転車用照明装置は、発明１に記載の装置において、遮蔽部は、装着部材から延びて形成されている。この場合には、装着部材に遮蔽部を設けることができるので、既存のケース本体に装着部材だけを変更することで、光源のオンオフタイミングのずれを抑えることができる。

発明３に係る自転車用照明装置は、発明１に記載の装置において、遮蔽部は、ケース本体から延びて形成されている。この場合には、採光窓が形成されたケース本体に遮蔽部を設けることができるので、採光窓を任意の位置に形成しても、遮蔽部を採光窓から離して配置できる。

発明４に係る自転車用照明装置は、発明１から３のいずれかに記載の装置において、照度検出素子からの出力により光源をオンオフ制御するオンオフ制御部をさらに備える。この場合には、照明装置だけで、オンオフタイミングを抑えて光源のオンオフを行えるようになる。

発明５に係る自転車用照明装置は、発明１から４のいずれかに記載の装置において、採光窓を塞ぐ透光性を有するカバー部材をさらに備える。この場合には、カバー部材を設けることにより、採光窓を封止して内部への液体等の異物の浸入を防止できる。また、特殊な光学フィルターを用いることによりカバー部材で採光窓を通過する光の入射量や入射方向を制限できる。

発明６に係る自転車用照明装置は、発明５に記載の装置において、カバー部材は、特定方向から照度検出素子に入射する光を制限する入光制限部を有する。この場合には、特殊な光学フィルター等を用いて反射方向を制限することにより、自転車部品からの反射方向を選別的に制限できる。

発明７に係る自転車用照明装置は、発明１から６のいずれかに記載の装置において、遮蔽部の採光窓に面する部分は、光の反射を抑える反射抑制部を有する。この場合には、遮蔽部での反射も抑えることができるので、さらに光源のオンオフタイミングのずれを抑えることができる。

本発明によれば、採光窓を介して照度検出素子に入射する光を遮蔽部又は入光制限部により制限しているので、採光窓を介して入射する自転車部品からの反射光も制限されてその照度が減少する。このため、自転車部品から反射光が入射しても、その反射光による影響を受けにくくなり自転車部品からの反射光による光源のオンオフタイミングのずれを抑えることができる。

図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車１０１は、フロントフォーク１０２ａを有するフレーム１０２と、ハンドル１０４と、チェーンやペダル等からなる駆動部１０５と、スポーク９９及び反射率が高いリム１００を有する前輪（車輪）１０６と、後輪１０７とを備えている。この自転車１０１の前輪１０６に発電ハブ１０が組み込まれ、本発明の一実施形態による自転車用照明装置である前照灯１４に発電した電力が電力線１３を介して供給されている。

前照灯１４は、自転車１０１のフロントフォーク１０２ａに、たとえば溶接固定されたランプスティ１０２ｂに装着される。前照灯１４は、図２から図４に示すように、採光窓４０を有し、ランプスティ１０２ｂに固定可能なケース部材２０と、ケース部材２０に装着される凸レンズからなるレンズ部材２２と、ケース部材２０の内部に配置される２つの発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）５０を有する光源２４、ケース部材２０の内部に採光窓４０に面して設けられ、周囲の明るさによりをオンオフするための照度検出素子２６と、レンズ部材２２に向けて発光部２６の光を反射する反射部材２８と、採光窓３９の外部に採光窓３９から離れて配置された遮蔽部３０と、照度検出素子２６の検出結果により光源をオンオフ制御するオンオフ制御回路４６（図５）と、を有している。

ケース部材２０は、図２及び図３に示すように、ランプスティ１０２ｂに固定可能なブラケット（装着部材の一例）３２と、ブラケット３２に固定されたケース本体３４とを有している。

ブラケット３２は、金属板材を折り曲げて形成されたものであり、ケース本体３４の底面に、たとえばリベット３６（図２）により固定される固定部３２ａと、固定部３２ａから折り曲げられたアーム部３２ｂとを有している。また、固定部３２ａはさらに後方に延長されて採光窓４０に対向する遮蔽位置に遮蔽部３８が形成されている。図１に示すように、アーム部３２ｂの先端がランプスティ１０２ｂの先端にボルトナット３８により固定される。

ケース本体３４は、たとえば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエンスチレン）樹脂等のポリスチレン系の合成樹脂製の部材であり、図２から図４に示すように、本体部４０と、本体部４０の内部に形成された収納空間４１と、本体部４０の正面に配置される開口４２と、を有している。本体部４０は、内部に、照度検出素子２６や照度検出素子２６の検出出力に応じてＬＥＤ５０をオンオフするオンオフ制御回路４６などを含む制御ユニット４４が配置された第１ケース部分４０ａと、光源２４が収納された第２ケース部分４０ｂとを有している。第１ケース部分４０ａは、略長円形の横長に形成されている。第２ケース部分４０ｂは、第１ケース部分４０ａから急激に碗状に先拡がりに形成され、かつ光源２４の光軸に直交する断面が略円形に形成されている。

本体部４０は、収納空間４１において略均一の厚みで形成されている。本体部４０の底部には、２つの段差部４０ｃ，４０ｄが形成されている。段差部４０ｃは、第１ケース部分４０ａの後部に配置されており、他の部分より凹んで形成されている。この段差部４０ｃに、照度検出素子２６に光を導入するための採光窓３９が形成されている。従って採光窓３９は、前照灯１４が自転車１０１に装着された場合に下向きに配置され、前後左右からの光が採光窓３９を介して照度検出素子２６に入射しにくくなる。採光窓３９は透明な円形のカバー部材４９により封止されている。段差部４０ｄは、第１ケース部分４０ａの前部に配置されており、他の部分より突出して形成されている。段差部４０ｄには、ブラケット３２の固定部３２ａがリベット３６により固定されている。

本体部４０の内部に形成された収納空間４１は、光源２６を支持する支持部材６２により、第１ケース部分４０ａと第２ケース部分４０ｂとの境界付近で、第１空間４１ａと第２空間４１ｂとの２つの空間に区画されている。

開口４２は、第２ケース部分４０ｂの正面に形成された略円形の開口であり、前照灯１４の前面に位置する。この開口４２にレンズ部材２２が装着される。レンズ部材２２は、たとえば透明なアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透光性を有する合成樹脂製であり、開口４２を覆うように形成された円形の凸レンズを有している。なお、レンズ部材２２は、透光性を有していればよく、透明ではなく色付けされたものでもよい。レンズ部材２２は、ケース部材２０の前面にねじにより固定される。

光源２４は、ケース部材２０の内部に横方向に並べて配置される２つのＬＥＤ５０を有している。ＬＥＤ５０は、支持部材６２に固定されている。ＬＥＤ５０は、たとえば３Ｗ７００ｍＡの高輝度型の発光ダイオードである。

照度検出素子２６は、たとえば、光学フィルターを用いたフォトＩＣダイオード型のフォトセンサを用いており、検出された光の照度（光量）により変化する電気信号を出力する。

反射部材２８は、たとえば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエンスチレン）樹脂等のポリスチレン系の合成樹脂製の部材である。反射部材２８はレンズ部材２２をケース部材２０にねじ止めすることにより支持部材６２を介してケース部材２０に固定されている。

遮光部３０は、図４に示すように、ブラケット３２の固定部３２ｂから採光窓３９の中心軸Ｘに対して対称となるように遮蔽位置に延びて形成されており、採光窓３９と対向して配置されている。遮光部３０は、採光窓３９から所定距離離れた遮光位置に配置されている。遮光部３０は、採光窓３９より大きな面積を有しており、この実施形態では、カバー部材４２と平行に配置されている。遮光部３０と採光窓３９との所定距離Ｄは、採光窓３９の大きさ（円形の窓であれば、その直径）と、遮光部３０の大きさ（長方形であれば、その幅及び長さ）によって、大きく影響されるものである。

図３に示すように、採光窓３９の垂直下向きに延長した部分を遮蔽する最小の大きさであれば、採光窓３９から５ｍｍから１５ｍｍ程度の範囲である。また、同程度の大きさの遮光部３０であれば、採光窓３９から５ｍｍ未満の距離にあると、外部からの距離を制限しすぎてしまって、オンオフタイミングが遅れるおそれがある。また、同程度の大きさの遮光部３０で、１５ｍｍを超えると前輪１０６のリム１００やスポーク９９からの反射光の影響によりオンオフタイミングがずれるおそれがある。

なお、遮光部３０の大きさを大きくすると、必然的に、採光窓３９からの距離を遠くする必要があり、遮光部３０の大きさを小さくすると、距離を近くする必要があることは言うまでもない。

制御ユニット４４は、図５に示すように、ハブダイナモ１０内の交流発電機１９の一端に電気的に接続されたオンオフ制御回路（オンオフ制御部の一例）４６と、交流発電機１９に並列に接続された全波整流回路４８と、全波整流回路４８と並列に接続されたツェナーダイオード５２とを備えている。このオンオフ制御回路４６に、照度検出素子２６が接続されている。オンオフ制御回路４６は、照度検出素子２６から検出された照度に応じて光源２４をオンオフ制御する。このオンオフする照度のしきい値はオン側がオフ側より小さい値に設定されている。たとえば、この実施形態では、オンオフ制御回路４６がオンするときの第１照度Ｌ１は、２５ルックス以下であり、オフするときの第２照度Ｌ２は、３５ルックス以上である。

全波整流回路４８は、交流を全波整流して直流にする。ツェナーダイオード５２は、発電電圧が高くなると導通するものであり、保護回路として機能する。２つのＬＥＤ５０は直列接続されており、直列接続された両端がツェナーダイオード５２の両端に接続されている。

このように構成された前照灯１４では、夜間や地下道やトンネル内などの周囲の照度が第１照度Ｌ１以下になると、オンオフ制御回路４６オンし、光源２４が点灯する。このとき、採光窓３９に対向して遮蔽部３０が設けられているので、リム１００やスポーク９９等の自転車部品からの反射光が採光窓３９に入りにくくなり、オンタイミングが自転車部品の反射率にかかわらず変動しにくくなる。また、地下道やトンネルを抜けて周囲の照度が第２照度Ｌ２以上になると、オンオフ制御回路４６がオフし、光源２４が消灯する。このときも点灯時と同様に遮蔽部３０によりオフタイミングが自転車部品の反射率に関わらず変動しにくくなる。

ここでは、採光窓３９を介して照度検出素子２６に入射する光を遮蔽部３０により制限しているので、採光窓３９を介して入射する自転車部品からの反射光も制限されてその照度が減少する。このため、自転車部品から反射光が入射しても、その反射光による影響を受けにくくなり自転車部品からの反射光の相違による光源２４のオンオフタイミングのずれを抑えることができる。これにより、外的要因の影響を極力下げることができ、純粋に周囲の照度により光源のオンオフ制御を行うことができる。

また、遮蔽部３０が採光窓３９と対向して配置されかつ採光窓３９との距離が所定距離であるので、外部からの光を制限し過ぎないとともに、反射光による影響だけを制限しやすい。

さらに、内部抵抗の高い交流発電機１９と抵抗の低いＬＥＤ５０を直列接続することにより、高い分圧比が得られるので、ＬＥＤ５０の消費分の総和は、ＬＥＤが一つだけの場合に比べて、２つを直列接続したものの方が、全体の消費電力を増やすことなく、高い照度と交流発電機１９の軽い回転とが得られる。

＜他の実施形態＞
本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。なお、以降の他の実施形態の説明では、説明されない部材は、前記実施形態と同様な部材である。

（ａ）前記実施形態では、装着部材であるブラケット３２の固定部３２ｂから延びて遮蔽部３０を採光窓３９に対向する遮蔽位置に形成したが、本発明はこれに限定されない。

図６において、前照灯１１４では、ケース部材１２０のケース本体１３４の段差部１４０ｄから延びて遮蔽部１３０が遮蔽位置に形成されている。このように遮蔽部１３０をケース本体１３４に形成すると、採光窓１３９と遮蔽部１３０とを同じ部材（ケース本体１３４）に設けることができる。このため、採光窓１３９を任意の位置に形成しても、遮蔽部１３０を採光窓１３９から所定距離離して配置できる。また、この実施形態では、ケース本体１３４は光を吸収し反射しにくい黒色の合成樹脂製であり、遮蔽部１３０の採光窓１３９に面する部分は、光の反射を抑える反射抑制部１３０ａとなっている。

（ｂ）前記実施形態では、自転車のフロントフォーク１０２ａのランプスティ１０２ｂに装着可能な前照灯１４を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、自転車のハンドルバー、自転車の前かご、自転車の泥よけの上方、及び自転車のバスケットブラケット等に配置される前照灯にも本発明を適用できる。

図７では、一例として前照灯２１４が泥よけ１０３の上方に配置されている。前照灯２１４のブラケット２３２は、前ブレーキ１０５や泥よけ１０３をフロントフォーク１０２ａに固定するためにフロントフォーク１０２ａを貫通するセンター装着ボルト１０６に固定されている。

（ｃ）前記実施形態では、オンオフ制御回路を有する自転車用の前照灯を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、オンオフ制御回路が前照灯と別体であってもよい。

（ｄ）前記実施形態では、光源として発光ダイオードを例示したが、光源は発光ダイオード限定されず発光するものであればどのようなものでもよい。たとえば、光源は、電球や蛍光灯であってもよい。

＜参考例＞
前記実施形態では、遮蔽部３０により照度検出素子２６に入射する光を制限している。

図８では、前照灯３１４において、遮蔽部に代えて採光窓３９を塞ぐカバー部材３４９で特定方向から照度検出素子２６に入射する光を制限するようにしている。この実施形態では、カバー部材３４９にたとえば、特殊な光学フィルターを有する透光性の材料を用い、カバー部材３４９の下方から入射する光を透過しないように制限している。なお、この参考例では、遮蔽部を設けていないが、さらに遮蔽部を別に設けてもよい。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。 本発明の一実施形態による自転車用照明装置である前照灯の側面図。 その断面図。 その平面図。 その制御ユニットの構成を示す回路図。 他の実施形態の図３に相当する図。 さらに他の実施形態の図１に相当する図。 参考例の図３に相当する図。

１４，１１４，２１４，３１４ 前照灯
２４ 光源
２６ 照度検出素子
３０，１３０ 遮蔽部
３２，１３２，２３２ ブラケット（装着部材の一例）
３４，１３４ ケース本体
３９，１３９ 採光窓
４９ カバー部材
４６ オンオフ制御回路（オンオフ制御部の一例）
５０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
９９ スポーク（光の反射する自転車部品の一例）
１００ リム（光の反射する自転車部品の一例）
１０１ 自転車
１０３ 泥よけ（光の反射する自転車部品の一例）
３４９ カバー部材（入光制限部の一例）

Claims (7)

1. 自転車用照明装置であって、
   光源と、
   採光窓を有し、前記光源が収納されるケース本体と、
   前記ケース本体を前記自転車に装着可能な装着部材と、
   前記ケース本体の内部に前記採光窓に面して設けられ、周囲の明るさにより前記光源をオンオフするための照度検出素子と、
   前記採光窓の外部に前記採光窓から離れて配置され、前記照度検出素子に入射する光を制限する遮蔽部と、を備え、
   前記遮蔽部は、前記採光窓と対向しかつ前記採光窓から所定距離離れた遮光位置に配置されている、自転車用照明装置。
2. 前記遮蔽部は、前記装着部材から延びて形成されている、請求項１に記載の自転車用照明装置。
3. 前記遮蔽部は、前記ケース本体から延びて形成されている、請求項１に記載の自転車用照明装置。
4. 前記照度検出素子からの出力により前記光源をオンオフ制御するオンオフ制御部をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用照明装置。
5. 前記採光窓を塞ぐ透光性を有するカバー部材をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の自転車用照明装置。
6. 前記カバー部材は、特定方向から前記照度検出素子に入射する光を制限する入光制限部を有する、請求項６に記載の自転車用照明装置。
7. 前記遮蔽部の前記採光窓に面する部分は、光の反射を抑える反射抑制部を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車照明装置。

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