TW200819341A - Bicycle illumination apparatus - Google Patents

Description

200819341 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明’是關於照明裝置，尤其是關於自行車用照明 裝置，該裝置可連接於因應於自行車的行駛而發電的發電 機。 【先前技術】 習知的自行車的頭燈或尾燈等的自行車用照明裝置， 爲了減少燈泡壞掉的麻煩，而使用發光二極體（例如參考 專利文獻1)。在習知的照明裝置，藉由在車輪中所配置的 輪轂發電機所發電的電力，來將發光二極體點亮。發光二 極體，是設置有兩個，相互成爲相反方向而並聯連接。藉 此’而能不將從輪轂發電機所輸出的交流電加以整流就予 以使用。 〔專利文獻1〕 日本特開2005 — 32973 7號公報 【發明內容】 〔發明欲解決的課題〕 像電燈泡的電阻負荷’根據歐姆定律，流動於電燈泡 的電流是與電壓成比例。可是’如果是發光二極體負荷， 以2〜4伏程度的電壓，就能得到很大的電流。當有一個 發光二極體時’在旋轉速度較低的狀態可得到某程度的輸 出，而旋轉速度變高時’在中途的輸出的上昇比率變低， -4 - 200819341 (2) 發展幾乎到達瓶頸。因此，會有在高速行駛時沒有充分的 輸出力的問題。 爲了解決這個問題，考慮要將複數的發光二極體串聯 連接。當將發光二極體串聯連接時，隨著自行車的速度變 快，也就是隨著發電機的旋轉速度變快，與發光二極體匹 配的電壓（以下稱作匹配電壓）會變高，所連接的發光二極 體的數量較多者其輸出會變大。可是，隨著旋轉速度變低 ，匹配電壓會變低。於是，如果使串聯連接有複數的發光 二極體的構造予以作動的話，則可能當發電電壓較低而低 速行駛時，無法得到充分的輸出。 本發明的課題，是具有複數的發光二極體的自行車用 照明裝置，能因應於發電機的旋轉狀態來得到最適當的輸 出。 〔用來解決課題的手段〕 第1發明的自行車用照明裝置，是可與因應於自行車 行駛而發電的發電機連接的裝置，是具備有：複數的光源 、及控制部。複數的光源，分別具有：藉由發電機的輸出 而發光的至少一個發光二極體。控制部，因應於發電機的 旋轉狀態，來切換控制：發電機與複數的光源的連接狀態 〇 在該照明裝置，是因應於發電機的旋轉狀態，來切換 控制發電機與複數的光源的連接狀態。例如，當發電機的 旋轉狀態在較低的速度時，只有一個光源啓動，隨著旋轉 -5- 200819341 (3) 狀態變的越快，而逐漸增加啓動的光源。藉此，則匹配電 壓在較低的速度時能確保有充分的輸出，且匹配電壓在較 高的速度時也能得到充分的輸出。由於是作成因應於發電 機的旋轉狀態來切換控制複數的光源的連接狀態，所以能 增加/減少因應於旋轉狀態所點亮的光源的數量。因此， 能因應於發電機的旋轉狀態而得到最適當的輸出。 第2發明的自行車用照明裝置，是針對於第1發明， 又具備有：可將複數的光源啓動/關閉的複數的開關部、 以及用來檢測發電機的旋轉狀態的旋轉狀態檢測部；控制 部’會藉由因應於以旋轉狀態檢測部所檢測的旋轉狀態， 來將複數的開關部啓動/關閉，來切換控制：發電機與複 數的光源的連接狀態。在該情況，由於是檢測出旋轉狀態 ’藉由其檢測結果來將開關部啓動/關閉，來切換控制發 電機與光源的連接狀態，所以能提高控制的精度，因應於 發電機的旋轉狀態，來得到更適當的輸出。 第3發明的自行車用照明裝置，是針對於第1或2發 明，複數的光源，分別具有：以極性相異的方式並聯連接 的兩個發光二極體。在這種情況，構成一個光源的兩個發 光二極體’以極性相異的方式並聯連接，所以兩個發光二 極體配置成相互爲相反方向。因此，即使將來自於發電機 的交流電輸出，也可不將該交流電力予以整流就加以使用 〇 第4發明的自行車用照明裝置，是針對於第1或2發 明’又具備有··用來將交流發電機的交流電力予以整流的 -6 - 200819341

整流電路，複數的光源，分別具有一個發光二極 過整流的電力進行作動。在該情況，由於能以一 極體構成光源，所以光源的構造很簡單，能讓照 型化。 第5發明的自行車用照明裝置，是針對於第 明其中任一項，控制部，會控制開關部，因應於 狀態檢測部所檢測出的旋轉狀態所得到的自行車 速度，而從一個光源起，依序讓啓動的發光二極 在該情況，由於因應於自行車的速度，光源的發 會依序啓動，而點亮的發光二極體會逐漸增加， 應速度而得到最適當的輸出。 第6發明的自行車用照明裝置，是針對於第 控制部，會控制開關部，因應於所檢測的速度的 複數的光源一個個依序啓動。在該情況，如果速 δ舌’點売的光源會一個一'個變多’所以通夠防止 的浪費。 〔發明效果〕 藉由本發明，是作成因應於發電機的旋轉狀 換控制複數的光源的連接狀態，所以能因應於旋 增減所點亮的光源的數量。因此，能因應於發電 狀態來得到最適當的輸出。 【實施方式】 體，以經 個發光二 明裝置小 2〜4發 從以旋轉 所增加的 體增加。 光二極體 所以可因 5發明， 增加，讓 度增加的 無謂電力 態，來切 轉狀態來 機的旋轉 200819341 (5) <第一實施方式> 在第1圖，採用本發明的第一實施方式的自行車1 0 1 ，是具備有：具有前叉102a的框架102、車把104、以鏈 條或踏板等所構成的驅動部1 〇5、具有鋼絲99的前輪（車 輪）1 0 6、以及後輪1 〇 7。在該自行車1 〇 1的前輪1 〇 6的內 部，組裝有：具有交流輸出的發電機19(第2圖）的輪轂發 電機1 〇，所發電的電力是經由電源線1 3而供給到頭燈（自 行車用照明裝置的一個例子）14。 本發明的第一實施方式的自行車用照明裝置的頭燈1 4 ，是固定在：於前叉l〇2a所設置的燈架l〇2b。頭燈14， 在前部具有透鏡15a，且具備有在燈架l〇2b上所固定的燈 殻15 ° 頭燈1 4，如第2圖所示，是具備有：在燈殻1 5內所 收容的複數（例如四個）的光源20a〜20d、以及因應於發電 機19的旋轉狀態，來將發電機19與複數的光源20a〜20d 的連接狀態予以切換控制的切換控制部（控制部的一個例 子）2 1。頭燈1 4，又具備有：將複數的光源啓動/關閉的第 一〜第四開關（複數的開關部的一個例子）22 a〜22d、用來 檢測發電機的旋轉狀態的旋轉狀態檢測部2 3、將預定電壓 的直流電力供給到切換控制部2 1的電路電源部2 4、以及 因應於自行車101周圍的明亮度（照度）而統整光源20a〜 20b將其啓動/關閉的照度控制部25。 照度控制部2 5，是配置在發電機1 9與光源2 0 a〜2 0 d 之間，如果周圍明亮例如白天的明亮狀態時，則將光源 -8 - 200819341 (6) 2 0 a〜2 Ob關閉，如果周圍很暗例如晚上的黑暗狀態時則將 光源20a〜20b啓動。 複數的光源20a〜2 0d，是串聯連接，各光源20a〜 2 〇d，具有：藉由發電機1 9的交流輸出所發光的兩個發光 二極體 31a〜31d、32a〜32d。各發光二極體 3ia〜31d、 32a〜32d，例如爲3W、700Ma程度的高亮度型的白色發 光二極體。兩個發光二極體31a〜31d、32a〜32d，是並聯 連接成極性相異。也就是說，其中一方的發光二極體3 1 a 〜31d的陽極是連接到另一方的發光二極體32a〜32d的陰 極，其中一方的發光二極體31a〜31d的陰極是連接到另 一方的發光二極體32a〜32d的陽極，兩個發光二極體31a 〜31d、32a〜32d是相互配置成相反方向。藉此，不用將 來自於發電機1 9的交流輸出整流爲直流即可使用。 切換控制部2 1，例如具有微電腦，該微電腦具有： CPU、RAM、ROM或輸出輸入I/F。切換控制部21，藉由 因應於以旋轉狀態檢測部2 3所檢測的旋轉狀態，來將第 一〜第四開關22a〜22d啓動/關閉，來切換控制：發電機 19與光源20a〜2 0d的連接狀態。 第--第四開關22a〜22d，是配置在：照度控制器 25與各光源20a〜20d之間。具體來說，第一開關22a， 連接在光源20a與光源20b之間，第二開關22b，是連接 在光源20b與光源20c之間，第三開關22c，是連接在光 源20c與光源20d之間，第四開關22d，是連接在光源 22d的端部。照度控制部25，連接於發電機1 9的其中一 200819341 (7) 端，光源2 0 a的端部，是連接在發電機1 9的另一端。第 --第四開關22a〜22d，是藉由切換控制部21所控制啓 動/關閉。這裡只啓動第一開關22a的話，光源20a會點亮 ，只啓動第二開關22b的話，光源20a、20b會點亮，只 啓動第三開關22c的話，光源20a〜20c會點亮，只啓動 第四開關22d的話，所有光源20a〜20d會點亮。 旋轉狀態檢測部23，連接於發電機1 9的其中一端， 從發電機19的輸出，產生：發電機19的每一次旋轉具有 複數個脈衝的脈衝訊號，將其輸出到切換控制部2 1。在切 換控制部2 1該據該複數的脈衝訊號，來計算出自行車i i 的速度。 電路電源部2 4，是連接在發電機1 9的其中一端，將 發電機1 9的交流輸出整流爲直流，且穩定電壓成例如3〜 5伏特程度的預定的直流電壓，而輸出到切換控制部2 1。 這裡是把當使光源20a〜20d的連接數量變化時的發 光二極體31a〜31d或32a〜32d的輸出（W)作爲縱軸，將 自行車101的時速（km/h)作爲橫軸的發光二極體31a〜31d 或32a〜32d的輸出曲線表現在第4圖。在第4圖，黑菱 形的長虛線，是顯示只將一個光源連接於發電機1 9時的 輸出曲線，黑四角形的兩點虛線，是顯示將兩個串聯的光 源連接於發電機1 9時的輸出曲線。黑三角形的短虛線， 是顯示將三個串聯的光源連接於發電機1 9時的輸出曲線 ’ X的一點虛線’是顯示將串聯的四個光源連接於發電機 1 9時的輸出曲線。 -10- 200819341 (8) 如第4圖所示，隨著串聯連接的發光二極體的數量的 增加，高速時的輸出會逐漸變大。可是，相反地低速時的 輸出會逐漸變小。因此，在本實施方式，在光源的數量的 輸出曲線交叉的位置附近的速度V 1〜V 3，藉由以切換控 制部2 1來切換控制所點亮的光源2 0a〜2 0d的數量，則能 獲得因應於速度的最適當的輸出。 接著，針對切換控制部2 1的切換控制動作，根據第3 圖所示的控制流程圖來加以說明。 自行車1 0 1行駛而對於切換控制部2 1的電源開啓， 在步驟S 1進行初期設定。在步驟s 1，例如設定車輪的圓 周長資料或上述切換用的速度 VI〜V3等的資料。在步驟 S2，根據從旋轉狀態檢測部23所輸出的脈衝訊號的旋轉 狀態的資料，來計算出自行車1 01的速度V。在步驟S 3， 判斷速度V是否小於速度V 1，也就是是否小於，一個發 光二極體與兩個發光二極體的輸出曲線交叉附近的速度。 在步驟S4，判斷速度V是否爲速度VI以上且小於速度 V2，也就是是否小於，兩個發光二極體與三個發光二極體 的輸出曲線交叉的附近的速度。在步驟S 5，判斷速度V 是否爲速度V2以上且小於速度V3，也就是是否小於，三 個發光二極體與四個發光二極體的輸出曲線交叉的附近的 速度。 當速度V小於速度V 1時，會從步驟S 3移往步驟S 1 0 。在步驟S10，只將第一開關22a啓動，將其他的第二〜 第四開關22b〜22d關閉，回到步驟S2。藉此，只讓光源 -11 - 200819341 (9) 2 0a點亮。在速度V爲速度VI以上且小於速度 步驟S4移往步驟S 1 1。在步驟S 1 1，只將第二 動，將其他的第一、第三、第四開關22a、22c ，回到步驟S2。藉此讓兩個光源20a、20b點亮 當速度V爲速度V2以上且小於速度V3 驟S5移往步驟S12。在步驟S12，只將第三開 ，將其他的第一、第二、第四開關22a、22b、 回到步驟S2。藉此’議二個光源20a〜20c點 V爲速度V3以上時，從步驟S5移往步驟 ，只將第二開關22b啓動，將其他的第二〜第 〜2 2 d關閉。藉此讓所有光源2 0 a〜2 0 d全部點 驟S2。 在弟 5圖顯不將光源 20a〜20d進行切換 出曲線。在第5圖，黑菱形的實線，是顯示進 時的輸出曲線，*的兩點虛線，是顯示使用i 5 i 燈泡時的輸出曲線。 從第4圖與第5圖的比較可以明顯看出， 體是一個的情況相比，高速側的輸出較高，在 相比，高速側及低速側的輸出較高，三個的情 速側及低速側的輸出較高，四個的情況相比， 出較高。 在該頭燈1 4，當發電機丨9的旋轉狀態爲 將一個光源20a啓動，隨著旋轉狀態變快，啓 逐漸增加。藉此’匹配電壓在低速時能確保有 V2時，從 開關2 2b啓 、22d關閉 ；〇 時，會從步 關22c啓動 22d關閉， 亮。在速度 •在步驟S 6 四開關22b 亮，回到步 控制時的輸 行切換控制 Ω負荷的電 在發光二極 兩個的情況 況相比，高 低速側的輸 低速時，只 動的光源也 充分的輸出 -12- 200819341 (10) ，且匹配電壓在高速時也能確保有充分的輸出。由於是作 成因應於發電機1 9的旋轉狀態來切換控制複數的光源2 0 a 〜2 0d的連接狀態，所以能因應於旋轉狀態來增加/減少所 點亮的光源20a〜2 0d的數量。因此，能因應於發電機19 的旋轉狀態而得到最適當的輸出。 〈弟一貫施方式〉 在上述第一實施方式，在光源2 0a〜2 0d分別設置有 極性相異且並聯連接的兩個發光二極體，使用發電機1 9 的交流輸出而將光源20a〜2 0d點亮，而在第二實施方式 ，如第，圖所示，在頭燈1 1 4設置有：將交流電力整流爲 直流的整流電路1 2 6。 整流電路1 26，是配置在：發電機1 9的其中一端與照 度控制部25之間。整流電路1 26，是以電橋連接著四個二 極體的全波整流電路所構成。電路電源部1 24，不具有整 流機能，具有使直流穩壓化的穩壓機能。 串聯連接的光源120a〜120d，是分別以一個發光二極 體131a〜131d所構成。該發光二極體131a〜131d的陽極 是連接到各開關22a〜22d。 切換控制部2 1，進行與第一實施方式同樣的控制。也 就是當速度V小於速度v 1時，只將第一開關2 2 a啓動’ 當速度VI以上而小於V2時，只將第二開關22b啓動， 當速度V2以上而小於V3時則只將第三開關22c啓動，當 速度V 3以上時，則只將第四開關2 2 d啓動。藉此，從光 -13- 200819341 (11) 源1 20a依序因應於速度一個一個讓啓動的光源增加。 在該情況，由於能以一個發光二極體1 3 1 a〜1 3 1 d來 構成各個光源120a〜120d，所以光源120a〜l〇d的構造很 簡單，能讓頭燈Π 4小型化。 <其他實施方式> (a) 在上述兩實施方式，雖然是作成設置有照度控制部 ，因應於照度來將光源啓動/關閉，而也可以不設置照度 控制部而隨時點亮。而也可將照度感應器連接到切換控制 部，在切換控制部進行因應於照度的啓動/關閉控制。 (b) 在上述兩實施方式，雖然是從旋轉狀態的檢測結果 來計算出自行車的速度，來進行切換控制，而也可以使用 發電機1 9的旋轉狀態也就是發電機1 9的旋轉速度來進行 切換控制。而也可以另外設置用來檢測自行車的速度的速 度感應器，將其檢測輸出作爲發電機的旋轉狀態，來進行 切換控制。 (c) 在上述兩實施方式，雖然是舉例頭燈來作爲自行車 用照明裝置，而關於閃爍顯示自行車的位置等的定位燈或 尾燈也適用於本發明。 (d) 在上述兩實施方式，雖然舉例出安裝於前叉102a 的頭燈，而作爲自行車照明裝置，只要是可安裝於自行車 ，安裝在任何部位都可以。 (e) 在上述兩實施方式，雖然是舉例出搭載於作爲發電 機1 9的輪轂發電機1 〇，而連接於本發明的發電機並不限 -14- (12) 200819341 於此，也可連接於：輪緣發電機、或在車輪的鋼絲與框架 之間所配置的發電機、或在車輪的鋼絲的外側所配置的發 電機。 (f) 光源的數量並不限於四個，只要是複數，任何數量 都可以。而開關的數量也不限於四個，能配合光源的數量 或連接方式而任意地設定。 (g) 在上述實施方式，雖然是將光源串聯連接，而在使 用四個光源的情況，例如也可切換控制成：將四個光源並 聯連接的構造、將並聯連接的兩個光源串聯連接的構造、 將四個光源串聯連接的構造。在該情況，與將光源串聯連 接的後者的構造相比，有並聯連接的前兩種方式，具有讓 流動於各發光二極體的電流大幅減少的效果。 【圖式簡單說明】 第1圖是採用本發明的第一實施方式的自行車的側面 \ 圖。 第2圖是其控制方塊圖。 第3圖是其控制流程圖。 第4圖是顯示串聯連接的發光二極體的輸出曲線的曲 線圖。 第5圖是顯示本發明的照明裝置的輸出曲線的曲線圖 〇 第6圖是與第一實施方式的第2圖相當的圖面。 -15- 200819341 (13) 【主要元件符號說明】 1 4、1 1 4 :頭燈（自行車用照明裝置的一例） 1 9 :發電機 20a〜20d、120a〜120d :光源（複數的光源的一個例子） 2 1 :切換控制部（控制部的一個例子） 22a〜22d、122a〜122d:第一〜第四開關（複數的開關部 的一個例子） 31a 〜31d、32a 〜32d、131 :發光二極體 2 3 :旋轉狀態檢測部 102 :自行車 -16 -

Claims (1)

1. 200819341 ⑴ 十、申請專利範圍 1 · 一種自行車用照明裝置，是可與因應於自行車行駛 而發電的發電機連接的自行車用照明裝置，其特徵爲： 是具備有：複數的光源、及控制部； 上述複數的光源，分別具有：藉由上述發電機的輸出 而發光的至少一個發光二極體； 上述控制部，因應於上述發電機的旋轉狀態，來切換 f 控制：上述發電機與上述複數的光源的連接狀態。 2 ·如申請專利範圍第1項的自行車用照明裝置，其中 又具備有： 可將上述複數的光源啓動/關閉的複數的開關部、 以及用來檢測上述發電機的旋轉狀態的旋轉狀態檢測 部； 上述控制部，會藉由因應於以上述旋轉狀態檢測部所 檢測的旋轉狀態，來將上述複數的開關部啓動/關閉，來 切換控制：上述發電機與上述複數的光源的連接狀態。 3 .如申請專利範圍第1或2項的自行車用照明裝置， 其中上述複數的光源，分別具有：以極性相異的方式並聯 連接的兩個發光二極體。 4.如申請專利範圍第1或2項的自行車用照明裝置， 其中又具備有：用來將上述交流發電機的交流電力予以整 流的整流電路， 上述複數的光源，分別具有一個發光二極體，以經過 整流的電力進行作動。 -17- 200819341 (2) 5 ·如申請專利範圍第2、3或4項的自行車用照明裝 置’其中上述控制部，會控制上述開關部，因應於從以上 述旋轉狀態檢測部所檢測出的旋轉狀態所得到的自行車所 增加的速度，而從一個光源起，依序讓啓動的發光二極體 增力D。 6·如申請專利範圍第5項的自行車用照明裝置，其中 上述控制部，會控制上述開關部，因應於所檢測的上述旋 轉速度的增加，讓上述複數的光源一個個依序啓動。 -18-