JPH07165146A - 自転車用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電球が断線して発電機の発電電圧が上昇した
場合でも回路の焼損や回路素子の破壊が発生するおそれ
のない自転車用照明装置を提供する。 【構成】 電球２の断線により発電機１の電圧が上昇す
る場合PTC サーミスタPTC は動作領域に入るため、PTC
サーミスタPTC の抵抗が増大し、ツェナダイオードZD1
及びZD2 に流れる電流が抑制される。したがって回路を
焼損するおそれがなく、さらに電流増加によりツェナダ
イオードZD1 及びZD2 が発熱してツェナダイオードZD1
及びZD2 自体が破壊されるおそれもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自転車の前輪の
ハブに組み込まれた自転車用発電機を電源とし、照明灯
の点灯及び消灯を周囲の明るさを検知して自動的に行う
ようにした自転車用照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自転車用照明装置として例えば前輪のハ
ブに組み込まれた発電機を電源としたものが最近開発さ
れている。このような自転車用発電機から発電される電
力の照明灯への供給を周囲の明るさに応じて制御する方
法としてリレーを用いて制御する方法が既知である。図
８はリレーを使用した従来の自転車用照明装置の回路図
を示すものである。この従来例では、発電機１１の出力
をダイオードD2によって整流してコンデンサＣを充電
し、このコンデンサを自動点灯消灯回路の電源として使
用するようにしている。コンパレータICの出力端子にリ
レーRyのリレーコイルＬを接続し、その常開リレー接点
を発電機１１と電球１２との間に接続している。昼間は
明るいため昼夜検出用センサCdS の抵抗値が低く、接続
点Ｃと接続点Ｄとの電圧を比較すると、接続点Ｃの電圧
が高いためコンパレータICの出力はハイレベルとなり、
リレーRyは駆動されずリレーの切替えアームは接点Ｂに
接続されたままである。

【０００３】夜間走行時には暗いため、昼夜検出用光セ
ンサCdS の抵抗値が高くなり、接続点Ｃと接続点Ｄとの
電圧を比較すると、接続点Ｄの電圧が高くなるためコン
パレータICの出力はローレベルとなり、リレーコイルＬ
に電流が流れ、リレーの切替えアームは接点Ａに切り替
わり、発電機１１に電球１２が接続され、電球１２は点
灯する。なお、リレーコイルＬと並列に接続されたダイ
オードD3はリレーコイルＬに発生する逆起電力を流すた
めのものである。

【０００４】このような自転車用発電機の出力電圧は、
図１の自転車発電機の出力電圧の特性図に示すように自
転車の走行速度が速くなるに従って増加する。図２は、
自転車用電球の印加電圧と寿命との関係を示す特性曲線
である。自転車用照明装置の電球の寿命は自転車用発電
機の出力電圧に大きく依存し、図２に示すように電圧の
約13乗に逆比例する。したがって走行速度が速くなり、
印加電圧が高くなると自転車用電球の寿命が短くなり、
早い時期に電球が断線してしまうという不都合がある。
このような不都合を解決するために、例えば特開昭60-1
85682 号公報の第１図のように、ツェナダイオードを電
球と並列に接続して自転車の高速時の過電圧を抑制する
ことが考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
自転車用照明装置においてツェナダイオードを電球と並
列に接続して自転車の高速時の過電圧を抑制する場合、
電球が断線して発電機の発電電圧が上昇するとツェナダ
イオードに流れる電流が増加し、電流増加によりツェナ
ダイオードが発熱する結果回路を焼損するおそれがあ
る。また、電流増加によりツェナダイオードが発熱する
結果ツェナダイオード自体が破壊されるおそれがある。

【０００６】本発明は、電球が断線して発電機の発電電
圧が上昇した場合でも回路の焼損や回路素子の破壊が発
生するおそれのない自転車用照明装置を提供することを
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の自転車用照明装
置は、車輪の回転によって発電する発電機と、この発電
機によって点灯する照明灯と、前記発電機と前記照明灯
との間に接続されたスイッチ手段と、周囲の明るさに応
じて前記スイッチ手段を切り替える自動点灯消灯回路
と、前記照明灯に印加される電圧を検出し、所定の値を
超えたときに導通して前記照明灯に流れる電流の一部を
バイパスさせるバイパス手段と、前記バイパス手段に流
れる電流を抑制する電流抑制手段とを具えることを特徴
とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の自転車用照明装置では、夜間時に走行
速度が速くなって発電機の電圧が上昇する場合でもバイ
パス手段によって照明灯への過電圧が抑制される。照明
灯の電球が断線して発電機の発電電圧が上昇し、バイパ
ス手段に流れる電流が増加してもバイパス手段に流れる
電流を電流抑制手段が抑制するために、バイパス手段が
発熱して回路を焼損するおそれがない。また、電流増加
によりバイパス手段が発熱してバイパス手段自体が破壊
されるおそれもない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の自転車用照明装置の実施例を
図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の自転
車用照明装置の一実施例の回路図である。本例では、自
転車の前輪に組み込まれ、前輪の回転により発電する発
電機１から供給される電流を整流用ダイオードD1を経て
コンデンサC1に供給してこれを充電するとともにダイオ
ードD2を経てコンデンサC2を充電するようにする。コン
デンサC1は電界効果トランジスタFET を有する定電流回
路部の電源であり、コンデンサC2は抵抗R1,R2,R3,R4 、
昼夜検出用光センサCdS 、コンパレータICを有する自動
点灯消灯回路部の電源を構成するものである。この自動
点灯消灯回路部においては、抵抗R2と抵抗R3との接続点
Ｃに現れる基準電圧をコンパレータICの負入力端子に印
加し、昼夜検出用光センサCdS と抵抗R1との接続点Ｄに
現れる電圧をコンパレータICの正入力端子に印加する。
R4は点灯消灯動作にヒステリシスを与えるための抵抗で
あり、夜間の照明灯点灯後に車のライトなどの影響で頻
繁に消灯点灯を繰り返すのを防止するためのものであ
る。抵抗R4はコンパレータICの出力端子と正入力端子と
の間に接続されている。

【００１０】本例ではスイッチ手段はリレーRyを以て構
成する。そのリレーコイルＬと並列に接続された保護用
ダイオードD3は、リレーコイルＬに流れる電流が変化す
るときに生じる逆起電力を消滅させるものである。また
本例では電球保護回路部は、正の温度係数を有するPTC
(positive temperature coefficient) サーミスタPTC
と、ツェナダイオードZD1 及びZD2 を以て構成する。PT
C サーミスタPTC にツェナダイオードZD1 のアノードを
接続し、ツェナダイオードZD1 及びZD2 をカソード同士
で接続した電球保護回路部を電球２に並列に接続する。

【００１１】本例の動作を説明する。自転車走行中の前
輪の回転により発電する発電機１から供給される電流が
整流用ダイオードD1及びD2により半波整流されてコンデ
ンサC1及びC2に供給され、これらのコンデンサがそれぞ
れ充電される。昼間は明るいため昼夜検出用光センサCd
S の抵抗値は低く、接続点Ｃと接続点Ｄとの電圧を比較
すると接続点Ｄの方が電圧が高いため、コンパレータIC
の出力側はハイレベルとなり、リレーRyのリレーコイル
Ｌには電流が流れず、リレーアームは接点Ｂに接続され
た状態のままであり、したがって照明灯の電球２は点灯
しない。

【００１２】夜間走行中には暗いため昼夜検出用光セン
サCdS の抵抗値が高くなるので、接続点Ｃの方が電圧が
高くなり、コンパレータICの出力側はローレベルとなる
ためリレーコイルＬに電流が流れ、アームは接点Ａに切
り替えられ、電球２が点灯する。自転車の走行速度が速
くなるに従って発電機１の出力電圧が上昇し、それに応
じて電球２に印加される電圧も上昇する。電球２に印加
される電圧が所定の値を超えると電球保護回路部に電流
が流れて電球２に流れる電流の一部がバイパスされ、電
球２に印加される過電圧が抑制される。図４は、自転車
用発電機を電源とした場合の電球への印加電圧特性曲線
である。図４から、本例のように電球保護回路部を用い
て電圧を制御した場合、走行時速30km/hでは電圧制御を
行わない場合に比べ、実効値で約８割に抑制できること
がわかる。

【００１３】図５はPTC サーミスタの電圧−電流特性曲
線であり、図６はPTC サーミスタの電圧−抵抗特性曲線
である。図５によれば、PTC サーミスタを流れる電流は
動作開始電圧以下では電圧にほぼ比例しているが、それ
以上では電圧値が上昇するに従って電流が減少してい
る。一方図６によれば、PTC サーミスタの抵抗は動作開
始電圧を超えると電圧の約1.8 乗に比例して増加してい
る。

【００１４】電球が断線して発電機の発電電圧が上昇し
た場合、図１に示すように走行時速30km/hでは約2.5 倍
強に電圧が上昇する。図６からわかるように、電球２の
断線により発電機１の電圧が上昇する場合PTC サーミス
タPTC の動作領域に入るため、PTC サーミスタPTC の抵
抗が増大し、ツェナダイオードZD1 及びZD2 に流れる電
流が抑制される。図７は、電球断線時にツェナダイオー
ドと10Ωの抵抗、ツェナダイオードとPTC サーミスタそ
れぞれに流れる電流の特性曲線である。図７から、走行
時速30km/hでは電球保護回路をツェナダイオードとPTC
サーミスタで構成した場合、ツェナダイオードと10Ωの
抵抗で構成した場合に比べて約15% までピーク電流を抑
制でき、ツェナダイオードZD1 及びZD2 の発熱を防止す
ることができる。すなわち、本発明においては電流抑制
手段としては抵抗よりもPTC サーミスタを用いた方が好
適である。

【００１５】本例によれば、電球２が断線して発電機１
の発電電圧が上昇し、電流保護回路部に流れる電流が増
加してもPTC サーミスタPTC の抵抗が上昇し、ツェナダ
イオードZD1 及びZD2 の発熱を防止するので、その結果
回路を焼損するおそれがなく、さらに電流増加によりツ
ェナダイオードZD1 及びZD2 が発熱してツェナダイオー
ドZD1 及びZD2 自体が破壊されるおそれもない。

【００１６】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく種々の変更または変形が可能である。例えば、
ツェナダイオードを片方向として、他方向の電流はダイ
オードで阻止することもできる。また、上述した実施例
では電圧抑制手段としてPTCサーミスタを使用したが、
通常の抵抗を電圧抑制手段として用いることもできる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の自転車用照明装置によれば、照
明灯の電球が断線して発電機の発電電圧が上昇し、バイ
パス手段に流れる電流が増加してもバイパス手段に流れ
る電流を電流抑制手段が抑制するために、バイパス手段
が発熱して回路を焼損するおそれがないという効果を有
する。また、電流増加によりバイパス手段が発熱してバ
イパス手段自体が破壊されるおそれもないという効果を
有する。

【００１８】さらに本発明の自転車用照明装置によれ
ば、電流抑制手段を少ない部品数で構成するとともに可
動部で構成しないため、故障が少なく、かつ、廉価に構
成することができる。また、夜間走行時に照明灯の電球
に印加される発電電圧の上昇を電流制御手段によって抑
制しているので、照明灯の電球の寿命が長くなる。ま
た、バイパス手段の容量は照明灯の電球に流れる電流の
一部をバイパスする程度で足りるので、バイパス手段を
コンパクトかつ廉価に構成することができる。またバイ
パス手段および電流抑制手段を照明灯の電球と並列に接
続した場合には、上述した作用前の電圧損失はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】自転車発電機の出力電圧の特性図である。

【図２】自転車用電球の印加電圧と寿命との関係を示す
特性曲線である。

【図３】本発明の自転車用照明装置の一実施例の回路図
である。

【図４】自転車用発電機を電源とした場合の電球への印
加電圧特性曲線である。

【図５】PTC サーミスタの電圧−電流特性曲線である。

【図６】PTC サーミスタの電圧−抵抗特性曲線である。

【図７】電球断線時にツェナダイオードと10Ωの抵抗、
ツェナダイオードとPTC サーミスタそれぞれに流れる電
流の特性曲線である。

【図８】リレーを使用した従来の自転車用照明装置の回
路図である。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ 電球 R1,R2,R3,R4 抵抗 C1,C2 コンデンサ D1,D2 整流用ダイオード D3 保護用ダイオード CdS 昼夜検出用センサ IC コンパレータ FET 電界効果トランジスタ Ry リレー Ｌ リレーコイル Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｈ リレー接点 Ｃ，Ｄ 接続点 ZD1,ZD2 ツェナダイオード PTC PTC サーミスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 9/48 Ｚ 9178−5Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪の回転によって発電する発電機と、
   この発電機によって点灯する照明灯と、前記発電機と前
   記照明灯との間に接続されたスイッチ手段と、周囲の明
   るさに応じて前記スイッチ手段を切り替える自動点灯消
   灯回路と、前記照明灯に印加される電圧を検出し、所定
   の値を超えたときに導通して前記照明灯に流れる電流の
   一部をバイパスさせるバイパス手段と、前記バイパス手
   段に流れる電流を抑制する電流抑制手段とを具えること
   を特徴とする自転車用照明装置。