JP4613789B2

JP4613789B2 - 自転車用発電ランプ

Info

Publication number: JP4613789B2
Application number: JP2005302543A
Authority: JP
Inventors: 殉也楠本; 益夫大田; 博志栗原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-10-18
Also published as: JP2007112172A

Description

本発明は自転車用発電ランプ、特にＬＥＤへの過電流を防止する過電流防止回路に関するものである。

従来の自転車用発電ランプには、発電機として定格６Ｖ、２．４Ｗ〜３Ｗのハブダイナモが一般的に使用されており、走行速度が上昇するにつれ発電量も増加する。

また、ランプ部への過電圧や過電流を防止するために、定電圧回路や定電流回路の保護回路が搭載されている。ランプ部に使用するＬＥＤと並列にツェナーダイオードを接続することにより、高速走行時に電圧が上昇した場合も、ツェナーダイオードを負荷であるＬＥＤの定格電圧に設定することにより、ＬＥＤに印加される電圧が一定電圧に制限され、さらに、定電流ダイオードあるいは電界トランジスタをＬＥＤに直列に接続することにより定電流回路を構成し、ＬＥＤへの過電流を防止する（例えば特許文献１参照）。

また、ライト部と並列に電力用トランジスタ回路とスイッチング素子により、電圧クランプ回路を構成し、所定電圧以上の場合はスイッチング素子によりトランジスタをＯＮし、ランプ部への印加電圧を制限する。あるいは発電機の交流出力部にフォトトライアックを配置し、ＬＥＤに流れる電流が所定値を超えた場合フォトトライアックを導通させ印加電圧を制限し、ＬＥＤへの過電流を防止する（例えば特許文献２、３参照）。

また、ランプ部に１Ｗ以上の高出力ＬＥＤを搭載することにより、整流回路と高出力ＬＥＤによる消費電力と発電電力を平衡させるものがある（例えば特許文献４参照）。
特開２００３−２１２１７１号公報特開２００３−２３０３００号公報特開２００３−２７６６６６号公報特開２００５−１２５９９３号公報

しかしながら、前記従来の自転車用発電ランプでは、ツェナーダイオードを使用したものは、発電部の電力増加に応じてツェナーダイオードの消費電力が増加するため発熱が発生する。このため電力用部品の使用と放熱板等の部品を必要とする。また、定電流ダイオードや電解トランジスタを使用したものも、前記ツェナーダイオードと同様に発電部の電力増加に応じて部品が発熱するため電力用部品と放熱板等の部品を必要とする。また電力用トランジスタとスイッチング素子を使用したものも、トランジスタには電力用部品を使用し、さらには放熱板などを使用して部品の発熱を抑制する必要があり回路が大型化し、電力用部品や放熱板の使用するためコスト高になる。フォトトライアックを使用したものはコスト高になる。また、高出力ＬＥＤを使用したものは、保護回路を必要としないが、高出力ＬＥＤがコスト高であると共に、高出力ＬＥＤ自身が発熱するため放熱構造を必要とするという課題を有していた。

自転車の走行により発電する発電機を搭載し、発電した電力でＬＥＤを点灯させる自転車用発電ランプであて、前記発電機からの電圧を整流する整流部と、前記ＬＥＤの点灯を制御する制御部と、周囲の明るさに応じて前記制御部に信号を出力する明るさ検出部と、前記ＬＥＤに直列に接続した抵抗と、前期制御部からの信号により前記ＬＥＤをドライブ
するトランジスタＡと、前記ＬＥＤと前記抵抗間にベースを接続したトランジスタＢと、前記トランジスタＢに直列に接続したバイパス手段である抵抗とを備え、前記発電部の電力増加時に前記ＬＥＤの電流を検出し規定値以上になると、前記トランジスタＢをオンしてバイパス電流を増加させることにより、前記発電部の出力電圧を抑制し、前記ＬＥＤへの過電流を防止するように構成するというものである。

本発明のバイパス手段を用いることによって、前記発電部の電力増加時に前記ＬＥＤの電流増加を検出し規定値以上になるとバイパス手段により電流を消費するため、出力電圧の上昇を抑制し、前記ＬＥＤへの過電流防止を小型で安価なコストで構成することができる。

本発明によると、バイパス手段の電流消費により、発電部の出力電圧上昇を抑制し、ＬＥＤへの過電流を防止することがでるため、電力増加時にＬＥＤを破壊することがない。またツェナーダイオード、トランジスタ等の電力用部品を使用せずに回路が構成でき、放熱板も必要ないため、小型化できると共に安価なコストで自転車用発電ランプを得ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態における自転車用発電ランプの回路ブロック図である。図１において、自転車の走行により発電させる発電部１と、ブリッジダイオードと平滑用コンデンサである整流部２と、ランプである白色ＬＥＤ３と、前記白色ＬＥＤ３に直列に接続し電流を制限する抵抗４と、前記白色ＬＥＤ３をドライブするトランジスタＡであるＮＰＮトランジスタ５と、周囲の明るさを検出し明暗検出信号を出力する明るさ検出部６と、前記明るさ検出部６の明暗信号を入力し、前記ＮＰＮトランジスタ５をＯＮ／ＯＦＦして前記白色ＬＥＤ３の点灯を制御する制御部７と、前記抵抗４の電圧によりＯＮ／ＯＦＦするトランジスタＢであるＰＮＰトランジスタ８と、前記ＰＮＰトランジスタ８のＯＮ／ＯＦＦにより電流がバイパスされる抵抗を用いたバイパス手段９とを備えて構成されている。

周囲が暗い状態で自転車の走行により、発電部１から電力が供給されていると、明るさ検出部６により暗検出し、制御部７に暗検出信号を出力する。前記信号を入力した制御部７はＮＰＮトランジスタ５をＯＮし、白色ＬＥＤ３を点灯させる。白色ＬＥＤに直列に接続された抵抗４の電圧は、ＰＮＰトランジスタ８のＶＢＥの電圧となるため、ＶＢＥがＯＮする電圧（例えば０．６Ｖ以上）となる電流が抵抗４すなわち白色ＬＥＤ３に流れると、ＰＮＰトランジスタ８がＯＮしバイパス手段に電流を流す。抵抗４の値を０．６Ｖ時に白色ＬＥＤ３の定格電流となるように設定することより、白色ＬＥＤ３の電流が定格以上になるとバイパス手段９により余分な電力を消費させることで、過電流を防止することができる。

図２は定格６Ｖ、２．４Ｗの発電機の走行速度と出力電力の関係図である。例えば白色ＬＥＤ３に定格０．６Ｗ（ＶＦ＝４．０Ｖ、ＩＦ＝１５０ｍＡ）を使用すると速度５ｋｍ／ｈ以下では発電部の電力が０．６Ｗ以下となる。よって白色ＬＥＤ３の電流値が定格以下となり、トランジスタ８のＶＢＥの電圧は０．６Ｖに達しないため、ＰＮＰトランジスタ８はＯＮせず、バイパス電流は流れない。３０ｋｍ／ｈの高速走行時には３．５Ｗの電力が発生する。定格電力０．６Ｗ以上となるため、白色ＬＥＤ３には１５０ｍＡ以上電流が流れようとする。この時ＰＮＰトランジスタ８のＶＢＥの電圧が０．６Ｖを超えるため、ＰＮＰトランジスタ８がＯＮしバイパス電流を流す。このバイパス電流により電圧が抑
制されるため、白色ＬＥＤ３への過電流が防止される。その際、整流部と制御部で約１．１Ｗの電力が消費されるため、バイパス手段９では白色ＬＥＤ３のＶＦ４．０ＶにＰＮＰトランジスタ８のＶＢＥ０．６Ｖを加えた４．６Ｖで１．８Ｗの電力を消費するように抵抗（例えば１２Ω、２Ｗ）を設定すると良い。よって、整流部の定格１．１Ｗと白色ＬＥＤの定格０．６Ｗの１．７Ｗ以上の発電があった場合は、白色ＬＥＤへの過電流を防止するため、発電量増加時にも白色ＬＥＤの破壊は生じない。

また、白色ＬＥＤに定格０．６Ｗを使用したが、定格０．５Ｗ〜１Ｗ未満のＬＥＤでＪＩＳＣ９５０２にある光度４００ｃｄを確保することができるため、１Ｗ以上の高出力ＬＥＤを使用せず且つ放熱構造を必要としないため、安価な白色ＬＥＤと過電流防止回路の付加により構成でき、コストを低減することが可能となる。

また、発電機に定格６Ｖ、２．４Ｗを使用したが、バイパス手段である抵抗の設定を変えるだけで、一般的に使用されている定格６Ｖ、２．４Ｗ〜３Ｗの発電機に対応することが可能である。

また、本発明で使用するＮＰＮトランジスタおよびＰＮＰトランジスタは、小信号トランジスタ（定格０．５Ｗ以下）を用いることができる。

また、白色ＬＥＤのドライブ用にＮＰＮトランジスタを使用し、バイパス手段用にＰＮＰトランジスタを使用したが、白色ＬＥＤのドライブ用にＰＮＰトランジスタを使用し、バイパス手段用にＮＰＮトランジスタを使用して構成することも可能である。

また、バイパス手段に定格２Ｗの電力型抵抗を用いたが、小電力抵抗（例えば定格電力０．５Ｗ程度）を数個接続して用いても良い。

以上のように、本発明によれば小信号トランジスタと抵抗によりＬＥＤへの過電流防止が可能になるので、安価な部品で小型化可能できる自転車用発電ランプとして有用である。

本発明の実施の形態１に示す自転車用発電ランプの回路ブロック図本発明の実施の形態１に示す自転車用発電ランプの発電機であるハブダイナモの走行速度と出力電力の関係図

符号の説明

１発電部
２整流部
３白色ＬＥＤ
４抵抗
５ＮＰＮトランジスタ
６明るさ検出部
７制御部
８ＰＮＰトランジスタ
９バイパス手段

Claims

自転車の走行により発電する発電機を搭載し、発電した電力でＬＥＤを点灯させる自転車用発電ランプであって、前記発電機からの電圧を整流する整流部と、前記ＬＥＤの点灯を制御する制御部と、周囲の明るさに応じて前記制御部に信号を出力する明るさ検出部と、前記ＬＥＤに直列に接続した抵抗と、前期制御部からの信号により前記ＬＥＤをドライブするトランジスタＡと、前記ＬＥＤと前記抵抗間にベースを接続したトランジスタＢと、前記トランジスタＢに直列に接続したバイパス手段である抵抗とを備え、前記発電部の電力増加時に前記ＬＥＤの電流を検出し規定値以上になると、前記トランジスタＢをオンしてバイパス電流を増加させることにより、前記発電部の出力電圧を抑制し、前記ＬＥＤへの過電流を防止するように構成された自転車用発電ランプ。