(57)【要約】【課題】自転車の走行スピードが、通常人間が歩行する程度の低速度であっても、高輝度で、且つ長時間発光可能にした照明器具の駆動装置を提供する。【解決手段】発電機能を有する小型直流モーター１の駆動端子４、４’と少なくとも一個のＬＥＤ１５で構成された発光手段５の基板部６に設けられた入力端子７、７’とが、その間に整流回路及び蓄電回路を介することなく直接導線８、８’により相互接続されており、当該小型直流モーター１の当該ローター軸２を高速回転させることにより、当該発光手段５を連続的に且つ均一な高輝度状態で発光させる照明装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電能力を有する小型直流モーターと少なくとも一個のＬＥＤで構成された発光手段とを有し、当該小型直流モーターの当該ローター軸を高速回転せしめて発電させ、当該発光手段を連続的に且つ均一な高輝度状態で発光させる事を特徴とする照明装置。
【請求項２】
発電能力を有する小型直流モーターと少なくとも一個のＬＥＤで構成された発光手段とを有し、当該小型直流モーターの当該ローター軸を高速回転させる回転伝達手段を設け、当該回転伝達手段に当該ローター軸の回転速度より低い回転速度にて運動エネルギーを伝達する機能をもたせ、当該ローター軸を有する当該小型直流モーターにて発電させ、当該発光手段を連続的に且つ均一な高輝度状態で発光させる事を特徴とする照明装置。
【請求項３】
当該小型直流モーターは、予め定めた電力を出力する様に構成されている小型直流発電機である事を特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
当該照明装置において、該発電能力を有する該小型直流モーターまたは小型直流発電機の発電出力が、予め定めた期間で当該発光手段の当該ＬＥＤに流れる電流量の上限が規制される様に作動する制御手段有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の照明装置。
【請求項５】
当該制御手段として、当該小型直流モーター内部インピ−ダンスと、当該発光手段の当該ＬＥＤの負荷インピ−ダンスとの整合によって当該小型直流モーターから当該発光手段の当該ＬＥＤに流れる電流量の上限が規制される様に作動する手段を用いたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の照明装置。
【請求項６】
当該制御手段に、電子回路素子のみから構成された整流回路を含まない当該ＬＥＤの駆動電流制御回路が設けられている事を特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項７】
当該駆動電流制御回路内に、当該複数個のＬＥＤの内で、発光させるべき所望のＬＥＤを任意に選択するＬＥＤ選択手段が更に設けられている事を特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
当該発光手段に於ける当該ＬＥＤの点灯状態を連続点灯状態と間歇的点灯状態との何れかを選択する切り替えスイッチング手段が更に設けられている事を特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の照明装置から構成されている事を特徴とする自転車用照明装置。
【請求項１０】
当該発光手段は、当該自転車の予め定める速度状態を除き、当該自転車の速度に依存せずに予め定める輝度以上の明るさを維持して連続的に発光する事を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の自転車用照明装置。
【請求項１１】
当該自転車が動き始めると略同時に当該発光手段の当該ＬＥＤが点灯される様に構成され、かつ当該ＬＥＤの光軸が上下左右自由に切り替えられる事を特徴とする請求項９又は１０に記載の自転車用照明装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関するものであり、特には、自転車用照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自転車の前照灯として、フィラメント式の電球が使われてきたが、同じ明るさで消費電力が１／３以下程度になる半導体発光素子（ＬＥＤ）の実用化が進みつつある。
【０００３】
従来の自転車用の照明装置は、当該自転車の発電機を当該自転車の車輪のタイヤ部分に接続させ、当該タイヤの回転運動を利用する様に構成されたものが、例えば実開平１−１５８３９０号公報（特許文献１）、或いは実開平７−２６２９２号公報（特許文献２）等に示されており、何れも交流式発電機から出力される交流電圧を要すれば平滑コンデンサを含む整流回路と充電用コンデンサ或いは電池等の定電圧源を介してフィラメント式の電球を発光させる構造を有するものである。
【０００４】
一方、車輪のハブに設けた発電機（ハブダイナモ）を当該車輪の回転を利用して回転させて電気的なエネルギーを得て当該電球を発光させる構造からなる自転車用照明装置も例えば特開２０００−６２５２３号公報（特許文献３）等に開示されているが、上記従来例と同様に整流回路と充電用コンデンサを使用する事が必須構成要件となっており、回路構成が複雑となりコストアップの要因となっている。
【０００５】
更に、上記した従来の照明装置に於いては、発電機と照明電球とを整流回路及び又は平滑回路を介して接続し、発電機からのエネルギーを照明電球に供給しているため、照明電球に供給されるエネルギーは、車輪の回転運動に依存し、回転数が少ない状態、例えば、歩きながら自転車を押すような場合には、電球は高輝度で発光せず、夜間では危険を伴うことになっている。
【０００６】
このような問題を改善するために、上記特許文献２にも示されている通り、電池からなる定電圧源を別に設け、夜間の自転車での低速走行時には、当該電池から必要な電力を供給させて当該電球を発光させる装置が提案されている。
【０００７】
しかしながら、かかる電池方式は、電池の交換や電池の充電が必要であり、使い勝手が悪いという欠点がある。又、電球は、３（Ｗ）から６（Ｗ）の消費電力が必要であり、且つ消耗品で交換が必要であるという欠点もある。
【０００８】
又、自転車が低速で走行する場合の照度不足を改善するものとしては、例えば、上記した特許文献３に開示されたようなものが知られている。
即ち、特許文献３に開示された「自転車用照明点灯制御装置」は、発電機の出力を整流し、定電圧回路で一定の直流電圧にした後、この電圧を照明電球に供給して、電球を発光させるものであるが、特許文献３では、特に、コンデンサを設け、このコンデンサを高速走行時に充電しておくように構成している。そして、自転車が低速で走行する場合、コンデンサに充電された電荷を放電することで、電球を発光させるように構成している。
【０００９】
しかしながら、上記したものは、電球の消費電力が大きいため、長時間発光させることができないという欠点がある他、自転車が動き始めた直後は、当該コンデンサは充電されていないので、発光手段が発光できないという問題もあった。
【００１０】
一方、上記した従来技術に於いて、フィラメント式の電球に替えて、消費電力が少ない半導体発光素子（ＬＥＤ）を使用した自転車用照明装置も使用されて来ている。
【００１１】
例えば、特開２００４−３３１０１６号公報（特許文献４）には、交流発電装置とＬＥＤとを整流平滑回路、昇圧回路等を介して接続させ、当該ＬＥＤを発光させる自転車用照明装置が開示されており、又、特開２００５−７２５４６号公報（特許文献５）にも、交流発電装置とＬＥＤとを整流平滑回路、昇圧回路等を介して接続させ、当該ＬＥＤを発光させる自転車用照明装置が開示されている。
【００１２】
然しながら、上記したＬＥＤを使用した照明装置に於いても、自転車の移動速度が低速である場合には、発電力も低く、又自転車の移動速度が低速の場合には、自転車のユーザーがペタルを操作する際の負荷が極めて大きくなるので、不快感を感じるという欠点がある。
【００１３】
その為、当該特許文献４に於いては、自転車の使用状態を適宜のセンサーにより認識させ、それによって点灯制御回路を駆動させてＬＥＤを発光させる様に構成しており、又当該特許文献５では、当該発電機の発電力を検出し、それに応じて電源負荷量を制御する回路を増設する様に構成したものであり、回路が極めて複雑且つ繁雑となり、コストアップの原因となっていた。
【００１４】
【特許文献１】実開平１−１５８３９０号公報
【特許文献２】実開平７−２６２９２号公報
【特許文献３】特開２０００−６２５２３号公報
【特許文献４】特開２００４−３３１０１６号公報
【特許文献５】特開２００５−７２５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で且つ小さな駆動エネルギーでＬＥＤからなる発光手段を均一な高輝度で連続点灯させることが出来る小型軽量でしかも安価な照明装置を提供するものであり、特には、自転車の走行スピードが、通常人間が歩行する程度の低速度であっても、高輝度で、且つ長時間均一に連続発光を可能にした新規な自転車用照明装置を提供するものである。
【００１６】
また、交通事故を未然に防ぐ為に、昼間でもヘッドライトを点灯させる“デイライト”が普及しつつあり、その為には、昼間であっても高輝度点灯し、かつ電池等の消耗品がない照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記した目的を達成するために、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。
即ち、本発明の第１の態様は、発電能力を有する小型直流モーターと少なくとも一個のＬＥＤで構成された発光手段とを有し、当該小型直流モーターの当該ローター軸を高速回転せしめて発電させ、当該発光手段を連続的に且つ均一な高輝度状態で発光させる事を特徴とする照明装置であり、より具体的には、当該小型直流モーターとしては、例えば体積が８０００ｍｍ３以下、重量で１００ｇ以下である様な小型直流モーターを使用する事が望ましいとされている。
【００１８】
又、本発明の第２の態様は、発電能力を有する小型直流モーターと少なくとも一個のＬＥＤで構成された発光手段とを有し、当該小型直流モーターの当該ローター軸を高速回転させる回転伝達手段を設け、当該回転伝達手段に当該ローター軸の回転速度より低い回転速度にて運動エネルギーを伝達する機能をもたせ、当該ローター軸を有する当該小型直流モーターにて発電させ、当該発光手段を連続的に且つ均一な高輝度状態で発光させる事を特徴とする照明装置であり、より具体的には、当該照明装置の当該回転伝達手段は、たとえば、車輪の直径寸法と当該ローター軸の直径寸法の差を利用して車輪を１回転させる期間にローター軸を１６５回回転する機能をもたせた照明装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、約２〜１６ｋｍ／ｈの広い速度範囲で十分な輝度で発光するため、使い勝手がよく、特に、通常人間が歩行する程度の速度２〜４ｋｍ／ｈで当該小型直流モーターのみで充分な輝度が得られる。即ち自動車用ＬＥＤデイライトと同等以上の輝度が確保されており、角度調整機能とあいまって昼間も点灯走行する“デイライト”が実現できる。昨今オートバイは常時点灯化することによって大型車の左側巻き込み防止が避けられており、自転車でも同様に交通安全性を高めることができ、大きな社会的貢献ができる。
【００２０】
従来の電球の消費電力は、３．０（Ｗ）又は６．０（Ｗ）であったが、半導体発光素子（ＬＥＤ）は、定格電圧３．１Ｖ、電流８０ｍＡであり、２個使用した場合でも約０．５Ｗと従来の電球に比べ、消費電力は、約８％から１７％と小さく、省電力を実現できる。
この省電力化にともない、発電機の発電能力を小さくし、小型化も可能である。この場合、ペダルを踏み込む踏力（つまりユーザー負荷）も軽くなるという効果がある。
【００２１】
又、電池等の消耗品を使わないので、半永久的に使用でき、環境にやさしい装置を提供できる。更には、小型直流モーターを発電機として使っているが、小型直流モーターは、ＣＤ、ＤＶＤの様な家電機器、あるいは運動する玩具等に大量に使用され、かつ製造メーカーが異なっていても、寸法、電気特性などがほぼ共通化された“デファクト・スタンダード”即ち「事実上の標準化」されており、従来のハブダイナモに比べ極めて安価で製品化でき経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
即ち、本発明に於ける第１の態様に関連する当該照明装置１０の１具体例の構成が図１に示されており、図中、発電機能を有する小型直流モーター１の駆動端子４、４’と少なくとも一個のＬＥＤ１５で構成された発光手段５の基板部６に設けられた入力端子７、７’とが、その間に整流回路及び蓄電回路を介することなく直接導線８、８’により相互接続されており、当該小型直流モーター１の当該ローター軸２を高速回転させることにより、当該発光手段５を連続的に且つ均一な高輝度状態で発光させる照明装置１０が示されている。
【００２３】
本発明に於いて使用される当該小型直流モーター１は、一般に市販されている当該小型直流モーターであって通常ローターを回転させる事によって発電機として使用出来るものであれば、如何なるものでも使用可能であるが、特に小型軽量で出力が大きく且つ高速回転に耐える構造を有する小型直流モーターを使用する事が出来る。
【００２４】
又、本発明に於いて使用される当該小型直流モーター１は、例えば小型直流モーターのローター軸径が５ｍｍ以下で当該ローターの外径が２０ｍｍ以下である事が望ましい。
【００２５】
例えば、図８（Ｂ）に示す様に、当該小型直流モーター１の具体例としては、縦、横、高さ、が１６×２７×１２ｍｍの体積５１８４ｍｍ３で重量が１７ｇであり、ローター軸２の軸径が５ｍｍ以下で当該ローター３の外径が１０ｍｍ以下で，然も、回転可能数が１００００〜６０００ｒｐｍ程度、出力電力が１Ｗ程度のもが好ましい。
【００２６】
これに対し、従来の自転車用交流発電機は、図８（Ａ）に示す様に、その代表的なもので、３４φ×３０で体積が６３９００ｍｍ３で重量が１１７ｇとなる事から、当該従来の交流式発電機は、体積で１２．３倍、重さで、６．９倍も本発明の照明装置に使用される当該小型直流モーターよりも大きくなっている。
【００２７】
かかる相違が、照明操作に於けるエネルギーコストに大幅に影響してくる事になる。
本発明に於いて使用可能な当該発電機能を有する小型直流モーターとしては、図８（Ｂ）に示す様に、従来の自転車用交流発電機と比べれば格段に大きさが小さくなっており、例えば、マブチモーター株式会社が製造しているＦＦ−０５０ＳＢモーター、あるいはＮＩＣＨＩＢＯモーター社が販売しているＦＦ−０５０Ｓモーター等の小型直流モーター製造販売業界の事実上の標準品が適している。
【００２８】
次に、本発明に於いては、当該小型直流モーター１の当該ローター軸２を高速回転させる為の回転伝達手段４２を設け、当該回転伝達手段４２に当該ローター軸２の回転速度より低い回転速度にて運動エネルギーを伝達する機能をもたせ、当該ローター軸２を有する当該小型直流モーター１にて発電させ、当該発光手段５を連続的に且つ均一な高輝度状態で発光させる構成を有している。
【００２９】
本発明に於ける当該回転伝達手段４２の構成は特に限定されるものではなく、当該ローター軸２を高速回転させる機能を有するものであれば何れの構成でも採用可能である。
【００３０】
その一具体例としては、図９に示す様に、当該ローター軸２の直径に対して大きな直径を有する回転体の外周縁部近傍を利用するものである。
より具体的には、当該照明装置の当該回転伝達手段４２は、たとえば、車輪の直径寸法と当該ローター軸２の直径寸法の差を利用して車輪を１回転させる期間にローター軸２を１６５回回転させる様な機能をもたせたものである。
【００３１】
一方、本発明に於いて使用される当該発光手段５を構成するＬＥＤ１５は、１個で有ってもよく或いは複数個、例えば２個ないし８個使用するもので有っても良い。
それぞれの当該ＬＥＤ１５は、それぞれ直列又は並列に配置されていてもよく更には、直列及び並列混在形式で配置されていても良い。
【００３２】
更に、本発明に於いて、複数個のＬＥＤ１５が使用される場合には、発光させるべき個々の当該ＬＥＤ１５を選択的に選定する事も可能である。
処で、本発明に於いて使用される当該個々のＬＥＤ１５は、消費電力が低く、且つ高輝度発光が可能である半導体発光素子である事が望ましい。
【００３３】
具体的には、本発明で使用可能なＬＥＤ１５としては、例えば、直径が１０ｍｍφで長さが１３ｍｍである体積１０２１ｍｍ３の発光素子で消費電力が２４８ｍｍＷのものが使用可能である。
【００３４】
これに対し、従来から使用されているフィラメント電球は、例えば、直径が１０ｍｍφで長さが３０ｍｍである体積２３５６ｍｍ３の発光素子で消費電力が３乃至６Ｗのものが使用されており、従って本発明において使用される当該ＬＥＤ１５は体積比で２．３倍も小さくなっているので小型化に有利である。
【００３５】
一方、本発明に於いて上記した当該ＬＥＤ１５を２個同時に使用する場合には、例えば、３．１Ｖの電圧で、１６０ｍｍＡの電流を使用して駆動させた場合、電球を３Ｖの電圧で、１０００ｍｍＡの電流を使用して駆動させた場合と比較すると、明るさは、当該電球の明るさを１とすると、当該ＬＥＤ１５の明るさは２．７であり、逆に消費電力を考えると本発明のＬＥＤ１５を使用した場合を１とする、電球を使用した場合にはその６倍の電力が消費される事になる。
【００３６】
上記した通り、本発明に於ける照明装置１０は、図１に示す様に、当該小型直流モーター１と当該ＬＥＤ１５を含む発光手段５とを単に二本の導線８、８’で直接的に接続するものであり、従来の照明装置に於いては、発電機と照明装置との間に整流回路や平滑回路更には、発電機の出力電圧が低い段階での点灯を可能にするためのバッテリー、キャパシタ或いは電池装置等のデバイスを設ける事が必須の構成要件であったが、本発明に於いては、その様な電気的デバイスは無くても良い。
【００３７】
具体的には、自転車の速度が２Ｋｍ／ｈもあれば、夜間に於ける照明に十分な輝度の明るさを確保することが可能となる。
つまり、本発明に於ける当該小型直流モーター１は、小型軽量で高速で回転可能である事から、瞬間的に所定の高速回転が可能であり、従って当該ＬＥＤ１５を発光させるのに必要な直流電力を瞬時に得られること、更には、当該ＬＥＤ１５も低消費電力構造で且つ高輝度発光が可能であるので、整流回路は不要であると共に、当該小型直流モーター１の回転開始直後の僅かな時間を除いて当該ＬＥＤ１５を発光させるに十分な出力電圧が確保できるので、予め必要な電力をキャパシタ或いはバッテリーに蓄電させておく必要もないので、当該キャパシタ或いはバッテリーを設ける必要もない。
【００３８】
即ち、本発明に於ける当該発光手段は、図５のグラフＸに示す様に、当該小型直流モーター１が外力により駆動され回転を始めた直後の期間を除き、当該小型直流モーター１の回転数とは無関係に一定レベルの輝度を維持して連続的に発光する事が可能である。
【００３９】
換言するならば、当該小型直流モーター１が駆動回転せしめられると略同時に当該発光手段５の当該ＬＥＤ１５が点灯される様に構成されている。
尚、図５のグラフＹは、従来のフィラメント方式の電球を利用した照明装置における当該ランプの輝度の変化を自転車の速度との関係で示したものであり、グラフに示す様に、その輝度は、明らかに自転車の速度に依存して変化する事を示している。
【００４０】
上記した様な、本発明に於ける当該ＬＥＤ１５の発光に際する輝度条件の設定は、例えば、当該小型直流モーター１(発電機)の内部インピ−ダンスと当該発光手段５の当該ＬＥＤ１５の負荷インピ−ダンスの整合をはかることにより、ＬＥＤ１５に流れる電流量の上限を規制できる。整合方法は、小型発電機の巻き線比等の設計因子を限定する事により実現できる。
【００４１】
或いは、図６に示す様な抵抗、ダイオード、トランジスタ等の電子回路素子のみから構成された整流回路を含まない当該ＬＥＤの駆動電流制御回路３０を当該発光手段５の基板部６の一部に内蔵させる事によっても実現できる。
【００４２】
即ち、当該ＬＥＤの駆動電流制御回路は、発光手段５の発光状態をより精密にかつより効果的に制御する為に当該発光手段５の基板部に設ける事が好ましいものであり、前記した通り、発電機と照明装置との間に整流回路や平滑回路更には、バッテリー、キャパシタ或いは電池装置等のデバイスを設けないとする基本構成の範囲内のバリエーションである。
【００４３】
即ち、図６は、本発明に於いて使用される当該ＬＥＤの駆動電流制御回路３０の構成の一例を示すものであり、その具体的構成と動作に付いて以下に詳細に説明する。
【００４４】
本発明の照明器具１０は、当該小型直流モーター１の出力電圧をＬＥＤ３２に接続し構成したものである。この実施例では、発光ダイオード３２を２個とトランジスタ３３及び抵抗器３４を直列に繋ぎ、かつこれを２組設けた例を示している。発光ダイオード３２は４個同時点灯する機能をもっている。
【００４５】
図６において、１は、自転車に取り付けられた小型直流モーターを使用した発電機であり、この当該小型直流モーター１は、自転車の車輪の回転を動力源としている。当該小型直流モーター１は、タイヤ部分或いはリム部分にローター軸を接触させ、ローターの磁石を回転させて起電力を発生させる構成を採用している。
【００４６】
自転車の発電方法としては、上記した様に「ハブダイナモ」と呼ばれ、車輪のハブに磁石を取り付け、起電力を得る方法がある。この方法も、自転車の車輪の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換している技術思想は同じであるが、出力は低く且つ車輪の回転数に完全に依存するため、低速度時には、繰り返し周期の長いリップル状の出力電圧となる。このため発光が断続あるいは大幅な輝度変動が発生する。更には、ハブダイナモは、ハブに常時取り付けられているため、ＯＮ／ＯＦＦが出来ず発電機能のペタルを踏み込む力が無い場合に比べ大きくなると言う問題を有している。
【００４７】
一方、トランジスタ３３は、発光ダイオード３２の駆動電流を制御機能を持つ。
当該トランジスタ３３のベースには、抵抗器Ａ（３７）、抵抗器Ｂ（３８）、ダイオー３６で構成されたバイアス回路によってベース電圧が、供給されている。信号路Ｓ（３９）の電圧、すなわち発電機の出力電圧がこのバイアス回路の分割比でトランジスタ３３のベースに到来している。発電機の出力電圧が上昇するに従い、ベース電圧も比例的に上昇しトランジスタ３３は、この比例に従って発光ダイオード３２の電流を制御する。
【００４８】
更に、発電機の出力電圧が上昇するとバイアス回路の途中に設けたツェナーダイオード３５がオン状態即ちツェナーダイオード３５の定電圧に固定され、抵抗Ａ(３７)の両端にはこの固定電圧と発電機の出力電圧との差が発生する。一方トランジスタ３３のベース電圧は、トランジスタ３を飽和状態“ＯＮ”状態にする電圧となっており、発光ダイオード３２には、トランジスタ３３の飽和電流、つまり定電流が流れる。
【００４９】
これにより、発光ダイオード３２は、発電機の変動があっても、３５で定まる電圧以上では、発光ダイオード３２は安定した固定的発光を行うこととなる。
これらの動作をシステム全体で見ると、当該小型直流モーター１の出力電圧つまり自転車の速度に比例しＬＥＤが発光する速度領域とある一定の速度以上は、一定の輝度を保つ領域が実現できる。図５のグラフＸは、この自転車の速度とＬＥＤの輝度の変化状態を示す図である。
【００５０】
当該小型直流モーター１は、当該ローター軸２を適宜の回転駆動体に接触させるか接続させることによって回転させ、小型直流発電機として使用するものである。
本発明に於いては、当該小型直流モーター１の当該ローター軸２を少なくとも１０００ｒｐｍ以上回転させる様にすることが望ましい。
【００５１】
本発明に於ける当該小型直流モーター１に於ける当該ローター軸２の回転数と出力電圧或いは回転数と速度との関係を図２乃至図３に示す。
本発明に於いては、当該小型直流モーター１の出力電力の大きさと個々のＬＥＤ１５の消費電力との関係によって、使用可能な当該ＬＥＤ１５の数を決定する事が出来る。
【００５２】
或いは、上記した様に、適宜の選択切り替え回路を利用して複数個のＬＥＤ１５から発光可能な数のＬＥＤ１５を任意に選択して使用する事も可能である。
従って、本発明に於ける当該照明装置１０は、当該小型直流モーター１の当該ローター軸２を回転させるに適した外部駆動手段が利用できるあらゆる分野で使用可能である。
【００５３】
例えば、車輪を持つあらゆる移動車両、移動用機器等の車輪を駆動手段として利用可能であり、又、手動によるはずみ車を使用すれば、懐中電灯用や玩具の照明装置として使用する事も出来、更には、各種玩具や家具類等の手動による稼動部分を利用して発光部を発光させることも可能である。
【００５４】
本発明に於ける一具体例としては、当該小型直流モーター１の当該ローター軸２を自転車の車輪のリム部に当接させて、当該リム部の表面の移動動作によって、当該ローター軸２を高速回転させることにより、自転車用照明装置として使用するが出来る。
【００５５】
此処で、本発明に係る当該照明装置１０を自転車用の照明装置として使用する場合の利点を、従来の自転車用照明装置と比較して説明する。
先ず、従来一般的に使用されてきた電池式照明装置では、ユーザーが自転車を駆動する際の電力発生に関する負荷は全く無いものの、電池の消耗が激しく頻繁に電池の交換が必要とされると同時に電球の寿命も短いので、結局はコストが増大すると言う問題が致命的であり、利用率は低減している。
【００５６】
一方、従来から当該自転車用照明装置として一般的となっている特許文献１に示す様な交流発電機を自転車のタイヤに接触させて当該交流発電機を回転させて電力を得る方法にあっては、当該交流発電機そのものの重量が大きく、然も発電に要するユーザーの負荷は極めて大きく然も自転車の速度が低速である場合には、発電がないか出力電圧が低いので仮にＬＥＤを使用したとしても発光手段５は発光する事が出来ず、夜間の坂道走行や押しながら歩く状態では危険が伴うと言う欠点がある。しかも、交流発電機をタイヤと接触して駆動する方式では、自転車の低速走行から高速走行間で安定した出力電圧が得られないので、当該発光手段５の発光状態も不安定であり、実用上不便であった。
【００５７】
尚、上記方式では、当該交流発電機をタイヤとの接触は、ユーザーが任意に選択する事は可能であるので、昼間は当該交流発電機をタイヤとの接触を非接触状態とすることによって、昼間に於けるユーザーのペタル操作に関する負荷は低減できるメリットはある。
【００５８】
一方、特許文献３等に示されている様な、ハブダイナモを使用した自転車用照明装置は、車輪のハブに磁石を取り付け、起電力を得る方法あって、発電に要するユーザーの負荷は上記したタイヤに交流発電機を接触させる方式に比べて小さいが、その負担は本発明に比べればかなり大きく然も自転車の速度が低速である場合には、発電がないか出力電圧が低いので仮にＬＥＤを使用したとしても発光手段は発光する事が出来ず、夜間の上り坂道走行や押しながら歩く状態では危険が伴うと言う欠点がある。しかも、係るハブダイナモ方式でも自転車の低速走行から高速走行間で安定した出力電圧が得られないので、当該発光手段の発光状態も不安定であり、実用上不便であった。
【００５９】
尚、ハブダイナモ方式では、当該発電機を車輪の回転と切り離す事が不可能である為、昼間でも当該ハブダイナモが発電操作を行うので、ユーザーは常に発電の為のペタル操作に関する負荷を負わなければならないという問題がある。
【００６０】
また、“オートライト”と呼ばれる仕組みによって白昼状態を自動検出して消灯する機能があるが、ライトは消えても発電機能は止められずユーザーのペダル操作負荷は減らない欠点があった。
【００６１】
これに対し、本発明では、当該小型直流モーター１と自転車のタイヤ部２１’或いはリム部２１との接触はユーザーが任意に決定でき、昼間はその接触を断つ事も出来るが、もともと本発明に於いては、当該小型直流モーター１を使用するので、当該小型直流モーター１と自転車のタイヤ部２１’或いはリム部２１とが接触しても当該発電に要するペタル操作の負荷は殆どないので、仮に常時接触であってもユーザーはさほど不便は感じない。
【００６２】
ここで、ユーザーが自転車のペタルを踏む際の負荷の程度が本発明の場合と従来の場合とでどの程度異なるかを、自転車の車輪を回転させるに要する力を比較テストを行って推測してみた。
【００６３】
即ち、人がペタル踏む力は、車輪を回転させ地面を走行する力の発生源であるが、本発明では、これに、当該小型直流モーター（発電機）を駆動する負荷が追加される。この追加分を実験で測定した。
【００６４】
測定方法は、動輪に発電機を装着する場合としない場合で、静止状態から回転開始を始めるときの力(静止最大摩擦力)を測定した。その結果は以下の通りであり、
発電負荷が本発明の場合  ０．２３(Ｎ)      ８％    （Ｎ＝ニュートン）
ハブ発電機の場合        ０．２９(Ｎ)    １０％
従来の交流発電機の場合  ２．９６(Ｎ)  １００％
この結果から見ると従来の交流発電機に比べ発電のために必要な力は８％であり、ハブ発電機の場合の１０％と比べ少し軽い負荷負担となる。
【００６５】
更に、本発明に於いては、自転車の速度が低速から高速の範囲でいずれも当該ＬＥＤを一定の高輝度を持って連続的に発光させる事が可能であるので、夜間に於いては自転車を押して歩く場合であっても、十分な照明がえられるので安全度が一層向上する。
【００６６】
以下に、本発明に於ける照明装置の具体的な応用例としての自転車用照明装置に付いて説明する。
図１に示す様に、本発明に於ける当該照明装置１０に於いては、当該発光手段を連続的に高輝度で発光させることが基本であるが、場合によっては間歇的に発光させることも望ましい場合があるので、当該発光手段５の基板部６内に適宜の間歇発光処理回路１７を設けると共に、当該間歇発光処理回路１７をユーザーが手動で操作できるスイッチ手段１８を設ける様に構成する事が可能である。
【００６７】
即ち、本発明に於ける別の態様としては、当該ＬＥＤ１５の点灯状態を連続点灯状態と間歇的点灯状態との何れかの状態を実現する個別の駆動回路１７と、当該何れかの状態を選択する切り替えスイッチング手段１８が更に設けられているものである。
【００６８】
又、本発明の具体的な用途としては、図７に示す様に、当該小型直流モーター１の当該ローター軸２の一部を、自転車の車輪２０に設けられているリム部２１の少なくとも一部に接触させて、当該リム部２１の移動に応じて当該小型直流モーター１の当該ローター軸２を高速で回転させる様に構成されている自転車用照明装置である。
【００６９】
即ち、図７に示す様に、当該小型直流モーター１を当該自転車の車輪部２０のリム部２１に当接させるための小型直流モーター保持手段２８が使用されるものである。
【００７０】
当該小型直流モーター保持手段２８は、例えば図７に示す様に、小型直流モーター支持部２５と当該小型直流モーター支持部２５を自転車本体部の適宜の部位、例えば、フォーク部２７に固定保持する為の取付部２６とを有する事も望ましい具体例である。
【００７１】
又、本発明に於いては、当該小型直流モーター保持手段２８は、自転車の前輪フォーク部或いは後輪フォーク部、或いはその他の部分に取り付けられる様に構成されている事も望ましい。
【００７２】
即ち、当該切り替え機構２９は、手動或いは電気信号によりそのＯＮ／ＯＦＦの制御が出来る様に構成されているもので有っても良い。
本発明に於ける自転車用照明装置では上記した様に、当該発光手段５は、当該自転車の時速２Ｋｍ以下低速度状態を除き、当該自転車の速度には無関係に、一定レベルの高輝度を維持して連続的に発光する事が可能であり、又、当該自転車が動き始めると略同時に当該発光手段５の当該ＬＥＤ１５が点灯される様に構成されているものである。
【００７３】
本発明に於いては、更に、当該ＬＥＤの光軸が上下左右自由に切り替えられる様に構成されている事も好ましい具体例である。本発明の低速度から高速度連続点灯及び省電力性にこの切替機能を加えると極めて効率的な“デイライト”が実現できる。
【００７４】
即ち、具体的には、図１に於ける当該ＬＥＤ１５を主体とする発光手段１を自転車のハンドル部分やフォーク部分等に固定できるように、取り付け部４１に適宜の光軸変更機構を設けておき、必要に応じて当該ＬＥＤの光軸が自由に切り替えられ様に構成するものである。
【００７５】
此処で、本発明に於ける当該照明装置１０と従来の照明装置との作用効果上の相違点を更に説明する。
本発明の照明装置と従来公知の交流発電機とフィラメント電球を組み合わせた照明装置（従来１）及びハブ発電装置とフィラメント電球を組み合わせた照明装置（従来２）とのそれぞれの利点・欠点と本発明の優位性を以下の表１に示す。
【００７６】
表１の項番１のペダルを操作する場合のユーザーに掛かる負荷を見ると、前記した測定結果によれば、従来１を１００とすると従来２では負荷は１０であり本発明では８となり、従来１に比べて負荷が低減される。
【００７７】
次に、項番２発電機構のＯＮ／ＯＦＦ機能は、本発明と従来１とは、任意にＯＮ／ＯＦＦきるが、従来２では不可能である。従来２では、点灯の必要がない時でも発電がされる事になり、無駄な負荷をユーザーに与える事を意味する。
【００７８】
一方、表１の項番３の自転車走行速度と点灯に着目する。
前述したように、従来２は車輪(ホイール)の１回転がハブの１回転であり、従来１は、交流発電機のローラー軸の直径２０ｍｍから車輪が１回転すると交流発電機のローラー軸は、３３回回転する。同様に本発明の小型直流モーターの場合、その値は１６５回と顕著に大きくなっている。これは、車輪の回転速度が小さくても、発電機は発電可能になることを示している。従来２に比べても極端に大きくなっており、当該小型直流モーターの均一且つ高速回転が可能である事を示している。
【００７９】
表１の項番４の発電機出力は、従来１と従来２は交流であり、とりわけ従来２は、低速度時即ちローターの回転数が少なくその結果出力変動が大きく、均一な高輝度が実現できない。
【００８０】
又、表１の項番５に於ける自転車の低速から高速までの速度変化に対して連続点灯が可能であるかを見ると、従来１と従来２では、上記した理由から自転車の速度に完全に比例した出力電力しか得られないので、コンデンサを併用したとしても、自転車の速度に依存しないで高輝度で均一な連続点灯を実現する事は不可能である。
【００８１】
表１の項番６、７及び１１は、各照明装置を構成する発電機と発光素子の体積と重量を比較したものである。とりわけ発電機の体積と重量が従来に比べ大幅に小型化されており本発明の重要な効果といえる。
【００８２】
又、表１の項番９の各照明装置に於ける発光素子の消費電力をみると、本発明は、２個のＬＥＤを使用した場合でも０．５Ｗであるのに対し、従来１と従来２双方とも３Ｗであり、本発明の消費電力が、従来技術の１／６まで小さく出来る。
【００８３】
更に、表１の項番１０の当該発光素子の明るさに関しては、同じ入力電力で輝度を計測すると従来１と従来２を１とすると、本発明は２．７倍明るい事を示している。
【００８４】
表１の項番１２のエアハブの併用は、従来２が不可能であるのに対し、本発明と従来１では可能であるので、タイヤの空気圧を自動調整すると言う新しい構成を利用する事が出来る。
【００８５】
表１の項番１３は、項番１から１１までの評価項目の集積的新機能である。自転車に乗る人にとっては、ペタルを踏む力は小さく、低速度から高速度まで連続高輝度点灯ができ、小型軽量省電力のため、昼間のデイライトとして好適である。
【００８６】
表１の項番１４コストは、小型化による省材料、業界標準の大量生産ＤＣモーターを発電機として使用、消耗品である電池とフィラメント電球の未採用、従ってコストの比較でも最も少ないコストで実現できる。加えてこれらは、省資源環境対策にも貢献できる。
【００８７】
表１の項番１５の総合評価では、本発明は、従来１及び従来２と比較して
（１）本性能である、明るさ、低速度から高速度までの安定発光
（２）省資源・省エネルギでは、省電力、小型化による省材料、消耗性
（３）使い勝手では、ペタル踏み込み力が小さい、発電機能のＯＮ／ＯＦＦ、エアハブ併用
（４）経済性では、コスト、省電力、
で抜群にすぐれている事が判る。これら従来技術を総合的に組み立て新しい機能有する装置を発明創出したと言える。
【００８８】
【表１】
2007001448.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、特に、自転車等の照明器具として使用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、本発明にかかる照明装置の一具体例の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明で使用される小型直流モーターの回転数と直流出力との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明で使用される小型直流モーターに於ける自転車の速度と小型直流モーターの回転数との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明にかかる照明装置に於ける自転車の速度と直流出力との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明にかかる照明装置に於ける自転車の速度と輝度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明に於ける発光手段に設けられている制御回路の構成の一例を示すか回路図である。
【図７】図７は、本発明にかかる照明装置を自転車に取り付けた状態の一例を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明で使用される小型直流モーターと従来の交流発電機との比較を示す図である。
【図９】図９は、本発明で使用される小型直流モーターと従来の交流発電機との回転数の違いを示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  小型直流モーター
２  ローター軸
３  ローター
４、４’    駆動端子
５          発光手段
６          基板部
７、７’    入力端子
８、８’    直接導線
１０        照明装置
１５        ＬＥＤ
１７        連続点灯状態と間歇的点灯状態の何れかを実現する駆動回路
１８        切り替えスイッチング手段
２０        車輪
２１        リム部
２１’      タイヤ部
２３        回転補助部材
３０        駆動電流制御回路
３１        取り付け部
３２        発光ダイオード（ＬＥＤ）
３３        トランジスタ
３４        抵抗
３５        ツェナーダイオード
３６        ダイオード
３７、３８  抵抗器
３９、４０  信号線路
４１        ユニバーサルジョイント
４２        回転伝達手段
【図１】
2007001448.tif 000004
【図２】
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【図３】
2007001448.tif 000006
【図４】
2007001448.tif 000007
【図５】
2007001448.tif 000008
【図６】
2007001448.tif 000009
【図７】
2007001448.tif 000010
【図８】
2007001448.tif 000011
【図９】
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