自行车用照明装置.pdf

本发明目的在于提供一种能够抑制发电机和LED之间的电路损耗、并能有效地点亮LED的自行车用照明装置。该装置是通过发电机(2)点亮的装置，具有LED单元和保护机构。LED单元具有至少一个LED(4)。保护机构利用发电机(2)的内部电阻成分(R0)和LED单元的定电压特性构成，对流过构成LED单元的各LED的电流进行限制。

权利要求书
1、  一种自行车用照明装置，通过自行车用发电机而点亮，备有：
发光二极管单元，具有至少一个发光二极管；
保护电路，利用前述发电机的内部电阻成分和前述发光二极管单元的定电压特性构成，对流过构成前述发光二极管单元的各发光二极管的电流进行限制。

2、  如权利要求1所述的自行车用照明装置，前述发光二极管单元通过串联连接多个发光二极管而构成。

3、  如权利要求1或2所述的自行车用照明装置，前述发光二极管单元通过并联连接多个发光二极管而构成。

4、  如权利要求1至3中的任一项所述的自行车用照明装置，在前述发电机和发光二极管单元之间，没有设置由电气元件或者电路构成的发光二极管保护用的电路。

5、  如权利要求1至4中的任一项所述的自行车用照明装置，还备有设于前述发电机和发光二极管单元之间的整流电路。

6、  如权利要求1至5中的任一项所述的自行车用照明装置，前述发光二极管单元用作自行车的前照灯。

7、  如权利要求1至6中的任一项所述的自行车用照明装置，还备有辅助发光二极管单元，所述辅助发光二极管单元与前述发光二极管单元并联连接，具有至少一个发光二极管并具有比前述发光二极管单元的正向电压低的正向电压。

说明书自行车用照明装置
技术领域
本发明涉及自行车用照明装置，特别是涉及通过自行车用发电机而点亮的自行车用照明装置。
背景技术
作为自行车用的照明装置，特别是前照灯，以往提出了如特开2003-291870号公报所示的装置。该装置构成为：发光二极管(LED)及灯泡内置在前照灯内，LED以用太阳能电池充电的二次电池为电源来进行点亮或熄灭。
此外，还提出了利用发电机来点亮前照灯的自行车(例如特开2003-230300号公报)。在这种利用发电机的输出来点亮自行车的前照灯或驱动其他电气零件的情况下，若自行车处于高速度，则发电电压也变为高电压，因此设有针对这种情况的保护电路。
【专利文献1】特开2003-291870号公报
【专利文献2】特开2003-230300号公报
在前述的第一个公报所述的装置中，驱动LED时使用的是电池。这是因为：在利用发电机的输出进行驱动的情况下，如前所述，发电机输出根据自行车的速度而变化，会产生LED不能被点亮、或由于流过过大的电流而导致LED被破坏的情况。
因此，在利用发电机的输出来驱动LED的情况下，需要利用由电阻元件和稳压二极管构成的保护电路来限制外加于LED电路上的电压或限制流过LED的电流。在使用这样构成地保护电路的情况下，为了在高速度区域中也能够应对，即为了避免发热等，需要增大电阻元件的电阻值。可是，若增大电阻元件的电阻值，则在低速度区域中由该电阻元件产生的损耗变大，在低速度区域中不能驱动(点亮)LED。
于是，考虑采用使用晶体管来使电阻值根据输入的电压值而不同的线性电压调节方式、即电流限制方式的电路来保护LED。但是，在使用这种电路的情况下，电路产生的电压下降(电路损耗)变大，与前述同样地，在低速度区域中不能驱动LED。
发明内容
本发明的课题在于能够抑制发电机和作为照明装置的LED之间的电路损耗、并能有效地点亮LED。
技术方案1的自行车用照明装置是通过自行车用发电机点亮的装置，具有发光二极管单元和保护机构。发光二极管单元具有至少一个发光二极管。保护机构利用发电机的内部电阻和发光二极管单元的定电压特性构成，对流过构成发光二极管单元的各发光二极管的电流进行限制。
这里，装配在自行车上的发电机具有内部电阻成分，通过使该内部电阻成分和作为发电机的负载的发光二极管单元的定电压特性平衡，可以有效地将发电机的输出作用在发光二极管上，并且可以构成利用发电机的内部电阻和发光二极管单元的定电压特性而构成的保护机构。因此，在该装置中，不需要在以往装置中设于发电机和照明装置之间的由元件或者电路所形成的保护电路。因此，抑制了电路损耗，可以有效地将发电机的输出供给到发光二极管单元，从而可以从比较低的速度区域开始进行发光二极管的驱动。
技术方案2的自行车用照明装置是在技术方案1的装置中，发光二极管单元通过串联连接多个发光二极管而构成。该情况下，可以增大发光二极管单元的正向电压，从而使作用在发光二极管上的能量更大。
技术方案3的自行车用照明装置是在技术方案1或2的装置中，发光二极管单元通过并联连接多个发光二极管而构成。该情况下，可以抑制流过构成发光二极管单元的各发光二极管的电流。
技术方案4的自行车用照明装置是在技术方案1至3中的任一项的装置中，在发电机和发光二极管单元之间，没有设置由电气元件或者电路构成的发光二极管保护用的电路。这样，可以抑制电路损耗，可以从低速度区域开始驱动发光二极管。
技术方案5的自行车用照明装置是在技术方案1至4中的任一项的装置中，还备有设于发电机和发光二极管单元之间的整流电路。
技术方案6的自行车用照明装置是在技术方案1至5中的任一项的装置中，发光二极管单元用作自行车的前照灯。
技术方案7的自行车用照明装置是在技术方案1至6中的任一项的装置中，还备有辅助发光二极管单元，所述辅助发光二极管单元与发光二极管单元并联连接，具有至少一个发光二极管并具有比发光二极管单元的正向电压低的正向电压。
如前所述，如果通过串联连接多个发光二极管而构成发光二极管单元，则正向电压变高，可以使发光二极管单元更加明亮。但是，该情况反过来会增大不能驱动发光二极管的不能点亮电压范围，从而不能在低速度区域中点亮发光二极管。
因此在技术方案6的装置中，与发光二极管单元并联地连接有具有比发光二极管单元的正向电压低的正向电压的辅助发光二极管单元。由此，即使在较低的速度区域中也可以驱动发光二极管，从而可以减小不能点亮电压范围。
根据上述本发明，可以在没有特别的保护电路的情况下保护发光二极管，而且可以在低速度区域中有效地点亮发光二极管。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的照明装置的电路图。
图2是使用了以往的保护电路的照明装置的电路图。
图3是本发明的第1实施方式的变形例的照明装置的电路图。
图4是表示发电机转速和输出电流的关系的图。
图5是表示发电机转速和电路的总损耗的关系的图。
图6是表示发电机转速和LED损耗的关系的图。
图7是本发明的第2实施方式的电灯装置的电路图。
图8是本发明的第3实施方式的照明装置的电路图。
图9是本发明的第4实施方式的照明装置的电路图。
具体实施方式
【第1实施方式】
图1中示出了本发明的第1实施方式的自行车用照明装置1。该照明装置1用作自行车的前照灯，与设于自行车的轮毂上的发电机2连接。另外，该照明装置1具有：全波整流电路3、在全波整流电路3的输出侧与发电机2串联连接的作为发光二极管单元的LED4。全波整流电路3是将4个二极管D1、D2、D3、D4连接起来构成的桥式整流电路。
这里，将以往的一般的保护电路应用于本发明的照明装置时的构成示于图2。如图2所示，LED经由桥式整流电路与发电机连接，作为LED的保护电路，一般设有电流限制用的电阻元件R1、电压限制用的电阻元件R2以及稳压二极管D5。如前所述，在使用这种以往的保护电路的情况下，为了抑制电阻元件R2在高速度区域内的发热，需要准备电容较大的电阻元件R2。但是，如果增大电阻元件R2的电阻值，则该部分的损耗变大，从而在的速度区域内不能点亮LED。
本实施方式的照明装置1具有利用发电机2的内部电阻成分和LED4的特性而起作用的保护电路。即、发电机2具有由电阻成分以及线圈成分构成的内部电阻R0，LED4具有定电压特性。因此，利用发电机2的内部电阻R0取代图2中的电阻元件R2，利用LED4的定电压特性取代图2中的稳压二极管D5，由此完全不必设计以往的保护电路就可以构成LED4的保护电路。
这里，通过恰当地平衡发电机2的内部电阻和负载，可以有效地将发电机2的输出作用在LED4上，并且可以构成前述那样的保护电路，但通常，作为负载，不是如图1所示那样使用1个LED4，而需要串联连接或者并联连接多个LED来构成一个单元。图3所示的照明装置1为了使作用在LED上的能量更大而增大了作为负载的LED单元的正向电压。这里，LED单元通过串联连接2个LED5a、5b而构成。另外，为了抑制流过各LED的电流，也可以通过并联连接多个LED来构成LED单元。
下面，举出发电机2和作为负载的LED单元的选择方法的一个具体例子。
首先，图4中示出了发电机转速和输出电流的关系，图5中示出了发电机转速和电路的总损耗的关系，图6中示出了发电机转速和LED损耗的关系。在图5及图6中，“其1”表示由桥式整流电路和1个LED构成的电路的损耗特性，“其2”表示由桥式整流电路和2个串联连接的LED构成的电路的损耗特性，“其3”表示由桥式整流电路和调节电路构成的电路的损耗特性。另外，图6中所示的LED损耗表示由LED单元产生的损耗，该损耗越大，表明越亮。
从这些图中可知，如果相对于某个特定的发电机改变作为负载的LED单元的构成，则电路损耗、LED损耗会发生变化。
参照图6，例如如果优先考虑“亮度”，则可以选择“其2”的构成。不过，该情况下，在低速度区域中不能驱动LED。另一方面，如果优先考虑“能从更低的速度区域开始点亮”，则可以选择“其1”的构成。不过，该情况下，与前面的例子相反地，牺牲了亮度。
一般地，考虑LED的亮度的绝对值在重要的(有必要的)速度区域内是否为必要值以上、以及在能够点亮LED的最低速度区域内亮度的绝对值的最高值，来决定LED的串联连接数量(正向电压)，并考虑最大容许电流值来决定LED并联连接数量。
其次，对动作进行说明。
利用该装置，在发电机2通过自行车的行驶而旋转时，就会输出交流电压。在该交流电压的正半周期(二极管D1侧为“+”)中，从发电机2的第1端子输出的电流在通过二极管D1之后供给至LED4。此时，在产生LED4的正向电压以上的电压的速度区域内，LED4被驱动而发光。通过了LED4的电流通过二极管D4回到发电机2的第2端子。
接着，在极性发生逆转的交流电压的负半周期内，从发电机2的第2端子输出的电流在通过二极管D2之后供给至LED4，LED被驱动而发光。通过了LED4的电流通过二极管D3回到发电机2的第1端子。
通过重复以上的动作，LED4在整个周期中、在产生LED4的正向电压以上的电压的速度区域内发光。
这里，即使在变为高速度区域时，由于是如前所述那样决定的发电机和LED，使得在假想的速度区域内，流过LED的电流的最高值、平均值等都处于LED的容许范围之内，所以可以避免LED的损伤。
【第2实施方式】
在以上所述的第1实施方式中，如果通过串联连接多个LED来构成LED单元，则单元的正向电压变高，不能点亮LED的电压范围成为更高的速度区域。即，不达到更高的速度区域则不能点亮LED。
用于解决上述问题的第2实施方式示于图7中。该第2实施方式具有由2个串联连接的LED10a、10b构成的LED单元10，进而，相对于该LED单元10并联连接有辅助LED单元11。该辅助LED单元11通过串联连接连接LED11a和电阻元件11b而成。其他构成与前述第1实施方式相同。
这里，辅助LED单元11的正向电压比LED单元10的正向电压低。因此，在比能够驱动(点亮)LED单元10的速度区域低的速度区域中，可以通过驱动、点亮该辅助LED单元11。
另外，因为LED单元10具有定电压特性而使得外加在辅助LED单元11上的电压不会超过外加在LED单元10上的电压，所以不需要用于保护辅助LED单元11的特别的元件或者电路。
进而，通过调整构成辅助LED单元11的电阻元件11b的电阻值、或者设置多列电阻元件11b和LED11a，可以抑制在高速度区域中过大的能量作用在LED单元10上。
【第3实施方式】
图8中示出了第3实施方式。该实施方式3除第2实施方式的构成之外，与辅助LED单元11并联连接有平滑电容器12。根据这样的构成，可以利用平滑电容器12的作用来抑制LED11a的闪烁。另外，由于与前述同样的理由，在平滑电容器12上不会外加超过LED单元10的正向电压的电压，所以可以使用耐压较小的小型电容器作为平滑电容器12。
【第4实施方式】
在前述各实施方式中，在发电机和LED之间设有整流电路，但也可以通过构成如图9所示那样的电路，来省略前述各实施方式中所示的整流电路。该图9所示的装置以各自的正向相反的方式并联连接有一对LED15a、15b。
该情况下，在发电机2的各半个周期内，分别对一对LED15a、15b进行驱动，尽管与前述各实施方式相比会产生闪烁，但可以用比较简单的电路构成实现前照灯装置。