(57)【要約】【課題】  自転車用発電ランプの様に、ＬＥＤを光源として、発電機を内蔵または組み合わせて使用する照明機器類に於いて、発電機の有する巻線を活用して直流電圧と交流電圧の重畳を行い、従来の重畳用変圧器または変成器を排除することによって点灯回路の簡素化と小形軽量化を促進し、総合効率を高めて発電負荷の低減を行うと共に、高品質の照明光を提供することを課題とする。【解決手段】  発電機に備わる発電コイルを、直流の発光開始電圧と発光駆動用交流電圧の重畳に使用する。更に、３個の発電コイルを組み合わせて位相角１２０度の三相交流発電を行う。三相交流を整流し合成することで、途切れることのない電圧及び電流をＬＥＤに供給し、チラツキの少ない照明光を提供する。更に必要に応じて、整流し合成後の出力線間に平滑コンデンサを設け、ＬＥＤ順電圧を平滑することによって脈動の極めて少ない高品質な照明光の提供を可能とする。【選択図】図５
2007129887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に白色光を発するＬＥＤ（発光ダイオード，Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を光源負荷として使用する小型発電機とその点灯制御回路に於いて、ＬＥＤと電流制限抵抗器等を直並列に組み合わされて構成されたＬＥＤ発光ユニットの入力端子両端に対して、微弱発光領域以下の電流となるように調整された高抵抗器を介して直流電圧を印加して順電圧方向の発光開始電圧を維持して待機すると共に、発電機からの交流電力成分を発光開始電圧に重畳させ、重畳によって昇圧した順電圧を印加することで順電流を増加させてＬＥＤを実用発光させることを特徴とする交流発電機用ＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
ＬＥＤ発光ユニットのカソード側を接地基準極として、少なくとも発光開始電圧の発生電源と発光開始電圧設定用の電流制限用高抵抗器と電流逆流防止ダイオードと発電機の発電用巻線とＬＥＤ発光ユニットのアノード側（電流制限抵抗器等を含む）が直列に接続されて直流的閉回路を構成すると共に、少なくとも直流遮断コンデンサと発電機の発電用巻線とＬＥＤ発光ユニットのアノード側が直列に接続されて交流的閉回路を構成し、重複する発電機の発電用巻線によって発光開始電圧と発電による交流電圧を重畳させる事を特徴とする請求項１項記載の交流発電機用ＬＥＤ点灯装置
【請求項３】
ＬＥＤ発光ユニットのカソード側接地基準極とアノード側極の間に、逆方向に逆流用ダイオードを挿入し、直流遮断コンデンサの両極間の電荷移動を可能かつ容易にした事を特徴とする請求項１項および請求項２項記載の交流発電機用ＬＥＤ点灯装置
【請求項４】
三組以上の発電用巻線を実装して三組の発電用巻線の各々で重畳動作を行わせ、順電圧方向に設置されたダイオードで合成することによって擬似的に三相整流波形をＬＥＤ発光ユニットに供給し、発光強度の脈動を押さえ込むことを特徴とする請求項１項および請求項２項記載の交流発電機用ＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主に発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと称する）を光源とする、自転車用発電ランプ等の、小形発電機の発電および点灯駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】  ＬＥＤを発光源とした自転車用の照明機器類は多種多様のものが市販されている。その背景として、最近の白色発光ＬＥＤ（以下、白色ＬＥＤと称する）や電球色発光ＬＥＤ（以下、電球色ＬＥＤと称する）の実用化と普及による。しかしながら、その点灯方法は、乾電池類と電流制限用の抵抗器または定電流ダイオードを組み合わせた簡易的なものが多い。【０００３】  自転車用発電ランプにＬＥＤを使用するには、発電機からの交流電流を直流電流に変換してＬＥＤに供給する必要がある。
図１に、代表的な点灯回路の一例を示す。ダイオードブリッジＤＢと平滑コンデンサと過電圧保護用の定電圧ダイオードＺＤ１による整流回路と、定電流ダイオードＣＲＤと抵抗器Ｒ３による電流制限回路で構成されている。ＬＥＤは４個を直列接続の２並列回路でＬＥＤ発光ユニットを構成している。【０００４】  図１の回路では、白熱電球のように、走行速度に応じて発光強度が強くなる様な自然な感じは得られない。その様な現象は、順電流頁Ｆと発光強度は概ね比例するものの、一定の順電圧ＶＦ以下では実用発光に寄与する順電流ＩＦが流れずに発光しないこと、一定の順電圧ＶＦを超えると順電流ＩＦが急激に増加する、というＬＥＤの基本特性が禍して制御を困難にしている。【０００５】  図２に、白色ＬＥＤの順電圧ＶＦ対順電流ＩＦ特性の代表的な一例を示す。
ＬＥＤ１個に対して順電圧ＶＦが概ね３．０Ｖに達しないと実用的に発光しない。そして僅か０．５Ｖ増加すると標準順電流（ＩＦ＝約２０ｍＡ）に達し、それ以上の電圧と電流は制限する必要がある。この特性から、ＬＥＤに印加される順電圧ＶＦと発光強度は比例関係にないことがわかる。そして、この特性は、自転車の速度とＬＥＤの発光強度が比例しないことに繋がる。これはＬＥＤ１個の場合であるから、複数個使用する場合は各電圧値は複数倍になる。【０００６】  図１の回路の場合、発電機出力が概ね８．５Ｖ（ｒｍｓ）以下では実用的に発光せず、光り始めてから約１０Ｖ（ｒｍｓ）を超えると過電流状態になる。つまり、一定の走行速度を超えるまでは発光せず、光り始めると急速に明るさを増して許容電流値を超えてしまう。例えば所定の速度を基準とすると、８５％以下の速度域では実用的な発光が得られず、それ以上になると急に明るくなる。そして１００％を超えた速度域では、定電圧ダイオードや定電流ダイオードそして抵抗器等によって発電したエネルーギーを最終的には熱として発散させる必要がある。【０００７】  実用的には、ＬＥＤの順電流ＩＦが従来の電球より絶対的に少ない事やＬＥＤのコスト高によって小出力の範囲に留まっている事、等が幸いして、発電機の無負荷高電圧に助けられて、定電流ダイオードＣＲＤや抵抗器Ｒ３との組み合わせによる発熱発散、等で対応が可能であった。何れにしても発電機の出力を有効に活用しているとは言い難いもので、過剰な発電負荷を要求し、走行抵抗を増やしていた。【０００８】  図２に示すＬＥＤの順電圧ＶＦ対順電流ＩＦ特性は、乾電池使用時に於いても多大な損失を生じさせる。極端な表現をすれば、一個の白色ＬＥＤを光らせるためには１．５Ｖの乾電池が最低３個が必要になり、そのうちの２個は発光を始めるための電圧を維持する事に費やされるのである。そして、直列接続された電池は３個同時に交換することが必要である。その膨大な損失の対策には、ＩＣ等の電子回路を組み込んだ高価な昇圧型コンバーター等を必要とし、効率と信頼性の問題そしてスイッチングノイズの問題等が付随した。【０００９】  携帯型発電機を組み込んだ照明機器の場合にも問題を有していた。ＬＥＤを点灯させるには所定の回転数以上で発電機を駆動する必要があり、従来の白熱電球が減光点灯していた減速発電領域に於いてＬＥＤは発光しないという問題が生じていた。従来の白熱電球のように、機械的入力に比例して発光強度が得られるという自然な感じは得られなかった。そして何より、人力で発電機を高速回転させるのは大変な作業で、高速になるほど機械的駆動損失が増大して効率を低下させていた。その対応策として、二次電池等に急速充電させた後に、その二次電池を電源として点灯制御回路を介して点灯させていた。【００１０】  この様なＬＥＤの特性を起因とする欠点を解消する方法として、ＬＥＤが光り始める順電圧ＶＦを直流電源で供給し、実際に駆動発光させる電圧と順電流ＩＦを交流電力で供給する方法が、本出願人より特許出願されている（特許文献１参照）。また、要約された内容が技術雑誌に掲載されている（非特許文献１参照）
【特許文献１】特願２００５−２１１８７５（図１、図６、図１２）
【非特許文献１】「ＥＤＮｊａｐａｎ  ｎｏ．５６  １００５年１０月号」ｐ．１０７  リード・ビジネス・インフォメーション株式会社
【００１１】  図３は、その基本回路である。変圧器または変成器Ｔ１の二次巻線を共用する直流閉回路と交流閉回路の組み合わせで成り立っている。直流閉回路は、ＬＥＤを微弱発光させる順電流ＩＦを供給する直流電源を基に、Ｂａｔｔ（＋）、Ｒ２、Ｄ３、Ｔ１二次巻線、Ｒ１、ＬＥＤ、Ｂａｔｔ（−）で構成されている。交流閉回路は、Ｔ１の二次巻線を基に、Ｔ１二次巻線、Ｒ１、ＬＥＤ、Ｃ１及びＤ１で構成されている。【００１２】  直流電源からの電流は高抵抗値のＲ２とＤ３により、ＬＥＤが微弱発光する程度の微弱順電流ＩＦを供給する。閉回路はＬＥＤの微弱発光時の順電圧ＶＦ（以下、発光開始電圧ＶＦｏと称する）で充電されることになり、コンデンサＣ１も発光開始電圧ＶＦｏで充電されて交流電流を供給する為の電荷を蓄える。一般的に、白色ＬＥＤの微弱発光が確認できる電圧は約２．５Ｖ前後であるから、以下、発光開始電圧ＶＦｏ≒２．５Ｖ／個として説明を行う。【００１３】  直流電圧と交流電圧の重畳は、変圧器または変成器Ｔ１の二次巻線で行われる。直流電圧と交流電圧の重畳された昇圧側の半サイクル分がＬＥＤの整流作用によってＬＥＤに流れて発光する。重畳による降圧側の半サイクル分は、バイパス用の逆流ダイオードＤ１に流れ、ＬＥＤに流れた電荷相当分をＣ１に戻す働きをする。【００１４】  このコンデンサＣ１の作用により直流電源からの供給電流は、ＬＥＤを微弱発光させて待機する分の供給能力で良く、電源容量は小さくて済む。実際には、各部の直流抵抗分等で消費する分を補給する必要があるが、その働きは主発光用の電流を供給することではない。【００１５】  図３の回路は半サイクル毎の点灯動作をするので、発電機の低回転時の低出力電圧等では、ちらつきを感じる場合がある。その対策として、図４の回路が提案されている。二組の二次巻線と順方向ダイオードＤ２の整流作用によって、ＬＥＤに対して交互に電流を供給するので、ちらつきが改善される。【００１６】  図４の回路では直流電源部分を、倍電圧整流回路に置き換えて、交流入力だけで済むようになっている。整流ダイオードＤ４と整流平滑コンデンサＣ４から成る倍電圧整流回路は、一次側の交流電圧を入力として速やかに直流電圧を立ち上げ、発光開始電圧ＶＦｏを確保する。【００１７】  この図４の回路では、入力電圧が約１．４Ｖ（ｒｍｓ）前後からＬＥＤが発光開始する。この約１．４Ｖという値は、倍電圧整流された電圧が直流閉回路の全ての順電圧降下分を上回り、ＬＥＤに微弱電流が流れて微弱発光を始める電圧に相当する。従って、Ｄ４、Ｄ３、Ｄ２の順電圧降下特性が発光開始電圧に影響する。ＬＥＤを複数個直列に接続する場合は、整流ダイオードの順電圧降下の比率が相対的に下がり、４個を直列接続した場合は概ね４．０Ｖ前後から発光開始する。もし、図３の回路のように個別の直流電源で発光開始電圧ＶＦｏを維持させた場合では、交流入力電圧のほぼ０Ｖから比例して発光する。【００１８】  しかし、これらの回路は直流電圧と交流電圧の重畳に変圧器や変成器の二次巻線を利用しているために、大きく重くなるという問題が残っていた。商用電源の交流入力に対しては、降圧を兼ねて変圧器を使用する合理性があるものの、発電機を有する��転車用発電ランプや発電機を内蔵する携帯型機器に於いては、発電機の巻線と変圧器や変成器巻線の機能が重複していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】  前項の問題に鑑み、自転車用発電ランプの様に、ＬＥＤを光源として、発電機を内蔵または組み合わせて使用する照明機器類に於いて、発電機の有する巻線を活用して直流電圧と交流電圧の重畳を行い、従来の重畳用変圧器または変成器を排除することによって点灯回路の簡素化と小形軽量化を促進し、総合効率を高めて発電負荷の低減を行うと共に、高品質の照明光を提供することを課題とする。
【問題を解決するための手段】
【００２０】  本発明は、発電機に備わる発電コイルを、直流の発光開始電圧ＶＦｏと発光駆動用交流電圧の重畳に使用する。更に、３個の発電コイルを組み合わせて位相角１２０度の三相交流発電を行う。三相交流を整流し合成することで、途切れることのない電圧及び電流をＬＥＤに供給し、チラツキの少ない照明光を提供する。更に整流し合成後の出力線間に平滑コンデンサを設けることによって、ほぼ脈動のない高品質な照明光を提供する。
【００２１】  圧電素子による発電器を除いた一般的な小形発電機は、その基本構成として永久磁石と発電コイルを有している。その発電コイルの巻線を、従来回路の二次巻線の代わりに重畳巻線として利用することができる。共に巻線内を通過する磁束の変化によって電圧を発生させる。変圧器等の一次巻線に印加される交流電流と鉄芯による磁束の変化を、発電機では回転する永久磁石の磁極性の変化で置き換えることができる。
【００２２】  図５に本発明の基本回路を示す。以下、図を参照して説明する。
発電機の回転する４極の永久磁石ＭＧの周囲に発電コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３を６０度間隔で設置し、直流電源用発電コイルＬ４を任意の角度で設置している。Ｌ４は発光開始電圧ＶＦｏを速やかに確保する目的で、他の発電コイルより細い巻線を多く巻いて低速走行時のＶＦｏを確保する。Ｌ４の供給電流は数ｍＡで済むため巻数を増やすことによる電圧の確保が容易なために、ダイオードブリッジＤＢと平滑コンデンサＣ５による全波整流回路で直流電源部を構成している。この直流電源部は倍電圧整流回路でも構わない。
【００２３】  直流電源部の電圧は電流制限抵抗器Ｒ２と電流逆流防止ダイオードＤ３を介して、Ｌ１〜Ｌ３の巻線と直流遮断コンデンサＣ１を発光開始電圧ＶＦｏで充電する。図５の回路例では、一般的な白色ＬＥＤの発光開始電圧ＶＥｏは２．４〜２．５Ｖ／個であるから、約１０Ｖで充電されて微弱発光状態を維持する。
【００２４】  図６に、図５の回路による、各発電コイルの出力電圧を発光開始電圧ＶＦｏと重ね合わせた電圧波形の模式図を示す。
図７に、順方向ダイオードＤ２によって合成されて、ＬＥＤ発光ユニットＬｕ２に印加される電圧波形の模式図を示す。
【００２５】  実用発光電力は、点灯用交流電圧を発生する発電コイルＬ１〜Ｌ３で供給され、Ｃ１に充電された発光開始電圧ＶＦｏ≒１０Ｖが発電動作の基準電圧となる。Ｌ１〜Ｌ３の発電能力は、ＬＥＤの標準順電流ＩＦと直列接続数によって設定する必要がある。一般的な白色ＬＥＤの標準順電流ＩＦは約２０ｍＡ、標準順電圧ＶＦは３．５〜３．６Ｖ程度であるから、Ｌ１〜Ｌ３の定格発電能力は定格電流＝４０ｍＡ（ｒｍｓ）、定格電圧＝４．５〜６Ｖ（ｒｍｓ）、約０．２４ＶＡとなる。
【００２６】    Ｌ１〜Ｌ３で発電された交流電圧は、１０Ｖの発光開始電圧ＶＦｏを基準にして重畳され、昇圧側の半サイクルが順方向ダイオードＤ２を通ってＬＥＤ発光ユニットＬｕ２に電流を流す。降圧側の半サイクルはバイパス用の逆流ダイオードＤ１を通って、ＬＥＤを光らせた電荷をＣ１に戻して再充電する。
【００２７】  発光開始電圧ＶＦｏ＝１０Ｖで閉回路が充電された後は、交流入力電圧の僅かな電圧変化に対しても順電流ＩＦが増減して、ＬＥＤの発光強度を増減させる。この場合に於いて交流入力電圧の０Ｖ≒ＬＥＤの発光開始電圧ＶＦｏ、交流入力電圧４．５〜６．６Ｖ≒ＬＥＤの基準順電圧ＶＦとなって、交流入力電圧に対して順電流ＩＦがほぼ比例して変化する。つまり、発電機の交流出力に対してＬＥＤの発光強度が比例して変化する。そして、走行速度と発光強度を概ね比例的に変化させることができる。
【００２８】  図５の回路例では三個の発電コイルを組み合わせているので、１２０度の位相角でＬＥＤに電圧が印加されて順電流ＩＦを流すことができる。具体的には、直流抵抗分と流れる電流により、電圧波形と電流波形の双方に歪みを生じるが、商用電源の様に外部に歪みが伝わることもなく、放射ノイスを発散すること極めて少ない。
【００２９】  基本的には、正弦波を基本にした動作を期待して、負荷側に平滑コンデンサは使用しないが、合成された電圧は交流電圧分の約７０％以上を確保できるから実用的な連続発光を維持することができる。平滑コンデンサＣ２を設けた場合は、小容量のコンデンサでも効果的に平滑されて、更に均一な発光強度を維持する。但し、直流電圧が増加することになるので、電流制限抵抗器Ｒ３の定数を調整する必要がある。そして、出力電流と入力電流の尖塔値が大きくなり、波形歪みが一段と大きくなる。
【発明の効果】
【００３０】  本発明の最大の効果は、従来の重畳回路に於ける変圧器や変成器が不要になった事と、発電コイルの発電容量を大幅に低減できる事である。前者は即、コスト低減と小形軽量化につながる。
【００３１】  後者の発電容量低減は、主に点灯回路が要求する駆動電圧の低減による。従来の全波整流回路と比較すると、図５の回路例では発電電圧を４０％〜５０％低減できる。これは、発電コイルの巻線加工を容易にし、小型化とコストダウンに繋がる。追加となる直流電圧発生用の発電コイルは、高電圧低電流型の巻線加工を行えば良く、高精度な巻線作業は不要で、コスト上昇を最小限に抑えることができる。
【００３２】本発明による点灯回路では、発電機の低出力時からＬＥＤを発光させることができるので、低速走行時から所定の速度に至るまで走行速度とほぼ比例した発光強度を提供することができて、無駄のない効率的な発電点灯を行うことができる。特に従来は、わざわざ発熱させて捨てていた過剰な電力を不必要に発生しないから、電流制限装置が不要になる。従って、本発明回路に於けるＲ３は、ＬＥＤの品種の違いと製造ロットの違い等によるバラツキの微調整用の性格を有するものある。
【００３３】  車輪接触駆動型の発電ランプは、発電機の回転数を高く設定することができるので、発電効率を高めることができて、部品を小型化することができる。部品の小型化によって整流回路等の部品を発電ランプ本体内に収納することが可能となる。そして回路の本体内収納により、複数個の発電コイルの装備が容易になり、多極永久磁石との組み合わせで、多相発電を容易に行うことができる。
【００３４】  高速回転の多相発電機の具体化は、発電機の駆動トルクを、均一化すると共に大幅に減少させることができる。この駆動トルクの低減は、車輪への接触圧力を弱めることが可能になり、発電走行時の負荷を大幅に減ずることができる。更には、走行風による風車駆動も可能になる。
【００３５】  多相発電を行うことによる駆動トルクの脈動幅の減少と均一化は、携帯機器等に発電機を内蔵する場合には極めて重要で効果的なものとなる。発電電圧を一定にする為に頻繁に起動停止を繰り返す場合や低速回転を維持する場合に於いて、発電負荷に応じた安定した駆動トルクと円滑な回転は必要不可欠になる。それにより撥条動力等を限界まで有効活用することが可能になる。
【００３６】  本発明によるＬＥＤ点灯回路は、発電コイルの弱小発電領域に於いても、機械的な入力に応じてＬＥＤを発光させることが可能であるから、永久磁石との組み合わせで様々な発電形態を構成することができる。例えば、細かな振動による発電点灯や、歩行時の大きな上下動による発電点灯など、従来は困難であった微少エネルギーによる発電と点灯が実現できる。しかも、その時の点灯は、発電と同時に行う事ができるので、二次電池や充電制御回路等を必要とせず、安価に提供できる。
【００３７】  ぜんまい等の弾性体を動力源とした発電機を内蔵することで、携帯型照明機器にも応用可能となり、ぜんまい発電機によるＬＥＤ照明器具も具体化することができる。従来は乾電池を用いていたＬＥＤランプ式懐中電灯などに応用することで、電池切れの心配もなくなり、省資源による環境保護にもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】  本発明は、従来回路では変圧器や変成器の二次巻線が担っていた重畳機能を、発電機の発電用巻線に置き換えた物である。この事から、本発明の最良の形態は、発電機と点灯回路基板が一体となって、光源であるＬＥＤ発光ユニットを点灯させる構造を有する発電機内蔵の携帯機器や、自転車用発電ランプを最良の形態とする。【００３９】  負荷であるＬＥＤ発光ユニットは（＋）（−）二本のリード線点灯回路と接続できるので発電機や点灯回路基板と一体である必要はないが、複数個の発電コイルを使用した多相発電を行うには配線が煩雑になるので、発電コイルと点灯回路基板は一体化することで本発明の効果を最大限に発揮できる。
【実施例１】
【００４０】  本実施例では、光源に白色ＬＥＤを８個使用した、車輪接触駆動型の自転車用発電ランプについて説明する。一般的な白色ＬＥＤ８個の基準電力は約０．６Ｗ程度となり、従来の白熱電球２．４Ｗの約１／４である。この負荷電力の減少と併せて、本実施例では発電機の回転数を高く設定できるので、多極永久磁石と組み合わせることにより数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数で発電することができ、駆動トルクを大幅に減少させることができる。【００４１】  更に高周波発電が可能となるので、小型化した発電コイルを３個以上設置できることになる。３個の発電コイルにより、位相角１２０度の三相発電が可能になり、整流後の電圧を均一に高く維持することができて、ちらつきを大幅に減少させることができる。また、永久磁石も大幅に小型化することができて、回路基板組立品を本体内に収納することができる。【００４２】  具体的な構造例を図８および図９に示す。図８は、発電機本体内部の概略構造を説明するために本体を断面した状態の斜め上方から見た斜視図である。図９は、同様の状態を斜め下方から見た斜視図である。以下、図を参照して説明する。【００４３】  ＬＥＤ１ａは表面を白色印刷した光源ユニット基板１ｂに、４個直列接続の２並びで配置され、裏面の電流調整抵抗器等と接続されている。基板１ｂは光源ユニット本体１ｃに固定されていて、アーム２によって発電機本体３と結合されている。図示しないがリード線もアーム２に沿って配線されている。そして、光源ユニット本体１ｃの先端部とＬＥＤ１ａを覆うように透明カバー１ｄが光源ユニット本体１ｃに圧入されている。ＬＥＤ１ａの交換は必要ないので、圧入接着することで気密を達成して防水と防塵を達成している。上下の配光調整は、光源ユニット１全体を回転させることで可能となる。更に高精度な配光制御を行う場合は、透明カバーをプリズムレンズ等に代えればよい。【００４４】  車輪に接して回転するロータ４によって、ナット５で締め付けられている回転軸６と回転軸６に固着された永久磁石７が、一緒に回転する。永久磁石７は発電負荷の減少に応じて薄型とし、下面に４極の面多極着磁を施して中心部と外側で磁極が対極する構造によって、性能低下を防ぐと共にスペースを稼ぎ出している。回転軸６は、下端と永久磁石７の上方の二カ所に配置されたベアリング８で位置決めされている。発電機本体３と回転軸６は、上端部でシーリング材９等によって防水および防塵の処理が施されている。【００４５】  回転する永久磁石７の下面には、中央部に角穴を有したボビンに巻かれた、発電コイル１０が配置されている。点灯発電用として３個、直流電圧確保のために１個、合計４個が配置されている。この発電コイル１０は、ほぼ発電機本体３に内接する点灯回路基板１１の外周部に取り付けられて点灯回路を構成する。外周部に取り付けられた点灯発電用の発電コイル１０ａは６０度間隔で設置され、位相角１２０度の三相発電を行う。直流電圧確保の発電コイル１０ｂは外周部の任意の角度で設置されている。【００４６】  点灯回路基板１１には穴または切欠き部を設けて、鉄芯１２の発電コイル１０への組込を容易にしている。鉄芯１２はＵ字型に成形されていて、開口部を上方向として点灯���路基板１１または本体底蓋１３に取り付け固定されている。そして片方の脚部が発電コイル１０の中央を貫通して、永久磁石７の中心部と外周部に設けてある磁極からの磁束を効率よく発電コイル１０の内側に導き、発電効率を向上させている。この鉄芯１２は、電磁用鋼板の薄板をＵ字形に打ち抜いたものを積層するのが良いが、本例のように絶対発電量が小さい場合は、長方形に打ち抜いた厚さ１．０〜１．６ｍｍの磁性鋼板をＵ字形に折り曲げて形成しても良い。【００４７】  点灯回路基板１１には、発電コイル１０以外の電子部品も実装されて点灯回路を構成している。電子部品の実装に於いては、表面実装型部品を活用することで、基板の両面に実装している。特に形状の嵩張るコンデンサ１４を、鉄芯１２との接触を避けた点灯回路基板１１の外周部下面に実装する事で、密度の高い実装組込を行うことができる。
【実施例２】
【００４８】  図１０と図１１に、光源ユニット１を分離して装着位置を広範囲に設定できるようにした実施例を示す。図１０は、固定用クリップ１５を取り付けた外観斜視図である。図１１は、自転車のハンドルのパイプ１６に取り付けた時の外観斜視図である。【００４９】  光源ユニット１部分は、実施例１の光源ユニット部と同様の構造を基本として、底部に結合用球体１ｅを増設している。そして底部から、図示は省略しているが、リード線を引き出す。【００５０】  固定用クリップ１５は機械的強度と靱性の高いポリカーボネート樹脂等で成形されていて、小さなＵ字形の球体クリップ１５ａと、大きなＵ字形のパイプクリップ１５ｂとで構成されている。球体クリップの先端中央には、結合用球体１ｅを挟着保持するための丸穴１５ｃを有する。両方のクリップはＵ字形の底の部分を共有して結合されている。その結合部１５ｄは、両方のクリップ部分より薄く成形されて、撓むことで疑似蝶番の働きをする。【００５１】  結合部１５ｄと結合部を支点とするてこの原理により、結合用球体１ｅを組み込む時には緩く、ハンドルパイプ１６などに取り付けた時には強固に保持することができる。そして、結合用球体１ｅは自由に可動するので、照射方向を自由に設定できる。これらの効果は、小型軽量、低発熱のＬＥＤを光源とすることで成しうるものである。
【実施例３】
【００５２】  実施例１と実施例２は、主に自転車用発電ランプへの応用実施について説明したが、これらの実施例は、手巻き発条を動力源とした携帯型発電機の具体化にも応用できるものである。【００５３】  最近の携帯機器類は急速に低電力化が進み、動作電圧は２Ｖ〜５Ｖ程度と幅があるものの、概ね数十ｍＷ程度の消費電力で動作している。対して電池類の使用時間も長くなっているが、このレベルなると、乾電池やＡＣアダプターの代用として、発電機による電力供給の可能性が浮上してくる。【００５４】  片手で発電機の両側を握りしめることで、発条を巻き上げて数分間の発電を行う。数回の巻き上げ操作で、３０分から１時間程度の動作を目標とする。発電動作中にも巻き上げ可能とすれば、途中で機器類が停止することもない。負荷に応じた出力電圧の切替と安定化については種々の方法があるので説明は省略する。【００５５】  そして、その発電機にはＬＥＤランプやラジオ受信機を組み込むことができ、これは非常用の防災機器として効果的である。中型発条とハンドル式の減速巻き上げ機構を採用する発電機は、ＬＥＤ卓上スタンドとして使用でき、商用電源供給の恩恵を受けていない後発国の照明の一助に成りうる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】      従来の全波整流コンデンサ平滑型のＬＥＤ点灯回路一例である。
【図２】      白色ＬＥＤの順電圧ＶＦ対順電流ＩＦ特性の代表的な一例を示す特性図である。
【図３】      従来の変圧器二次巻線を使用して直流に交流を重畳させる基本回路例である。
【図４】      従来の二組の二次巻線を使用して全波整流波形に改良した回路例である。
【図５】      本発明の実施例の基本回路図である。
【図６】      本発明実施例による重畳後の発電コイルの出力電圧波形を示す模式図である。
【図７】      本発明実施例による整流合成後のＬＥＤへの印加電圧波形を示す模式図である。
【図８】      本発明の一実施例による発電ランプの概略構造を示す部分断面した斜視図である。
【図９】      本発明の一実施例による同上構造を示す部分断面した下方からの斜視図である。
【図１０】      本発明の一実施例で、分離装着する場合の光源ユニット構造を示す斜視図である。
【図１１】      本発明の一実施例で、光源ユニットの分離装着状態を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】    ＶＧｉｎ    小型交流発電器等からの交流入力
Ｂａｔｔ    直流電源（電池）
Ｔ１        小型変成器
Ｔ３        小型二出力巻線変成器
Ｌ１〜Ｌ３  交流点灯用発電コイル
Ｌ４        直流電圧発生用発電コイル
Ｃ１        直流遮断コンデンサ
Ｃ２        ＬＥＤ順電圧平滑コンデンサ
Ｃ３        平滑コンデンサ
Ｃ４        倍電圧整流用コンデンサ
Ｃ５        電圧平滑コンデンサ
ＣＲＤ      定電流ダイオード
ＺＤ１      定電圧ダイオード
Ｄ１        逆流ダイオード
Ｄ２        順方向ダイオード
Ｄ３        電流逆流防止ダイオード
Ｄ４        倍電圧整流用ダイオード
ＤＢ        ダイオードブリッジ
Ｒ１        ＬＥＤ順電流制限抵抗器
Ｒ２        電流制限抵抗器
Ｒ３        直列接続時のＬＥＤ電流制限抵抗器
ＬＥＤ      発光ダイオード
Ｌｕ１      並列接続発光ユニット
Ｌｕ２      直列接続発光ユニット
Ｖｂ        バイアス電圧発生回路
Ｆ          電流制限ヒューズ
Ｃｎ１      入力コネクターおよび配線
Ｃｎ２      出力コネクターおよび配線
ＶＦｏ      微弱発光開始電圧
ＶＦ        ＬＥＤの順電圧
ＩＦ        ＬＥＤの順電流
ＭＧ        永久磁石
【００５８】      １        光源ユニット
１ａ      ＬＥＤ
１ｂ      光源ユニット基板
１ｃ      光源ユニット本体
１ｄ      透明カバー
１ｅ      結合用球体
２        アーム
３        発電機本体
４          ローター
５        ナット
６        回転軸
７        永久磁石
８        ベアリング
９        シーリング材
１０        発電コイル
１０ａ      交流点灯用発電コイル
１０ｂ      直流電圧発生用発電コイル
１１        点灯回路用基板
１２        鉄芯
１３        本体底蓋
１４        コンデンサ
１５        クリップ
１５ａ      球体クリップ
１５ｂ      パイプクリップ
１５ｃ      丸穴
１５ｄ      結合部
１６        ハンドルパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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