(57)【要約】【課題】本発明は、自転車発進時であっても直ちに発光ダイオードを発光させることができ、また、自転車走行途中の停車時であっても、十分な点灯時間を確保できる容量の大きいＥＤＬＣを備えた自転車用照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の自転車照明用装置は、極性方向が同一となるようにループ状に直列接続された第１ないし第３の発光ダイオードと、第１の発光ダイオードと第２の発光ダイオードとの間に設けられた第１接続端子と、極性方向が同一となるように２個のセルが直列接続されたＥＤＬＣと、前記２個のセル間に設けられた第２の接続端子とを備える。このとき第１の発光ダイオードのアノードは第２の発光ダイオードのカソードに接続される。また、ＥＤＬＣの正極は第１の発光ダイオードと第３の発光ダイオードとの間に接続され、ＥＤＬＣの負極は第２の発光ダイオードと第３の発光ダイオードとの間に接続される。【選択図】図１
2013107435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性方向が同一となるようにループ状に直列接続された第１ないし第３の発光ダイオードと、
前記第１の発光ダイオードと前記第２の発光ダイオードとの間に設けられた第１接続端子と、
極性方向が同一となるように２個のセルが直列接続されたＥＤＬＣと、
前記２個のセル間に設けられた第２の接続端子と、を備え、
前記第１の発光ダイオードのアノードは前記第２の発光ダイオードのカソードに接続され、
前記ＥＤＬＣの正極は前記第１の発光ダイオードと前記第３の発光ダイオードとの間に接続され、
前記ＥＤＬＣの負極は前記第２の発光ダイオードと前記第３の発光ダイオードとの間に接続され、
前記第１および第２の接続端子から交流電力が入力されることを特徴とする自転車用照明装置。
【請求項２】
前記第１ないし第３の発光ダイオードの定格電力の合計は、前記交流電力より大きく、前記第１の発光ダイオードの逆耐圧は、前記第２の発光ダイオードの順方向電圧と前記ＥＤＬＣの電圧との和よりも大きく、
前記第２の発光ダイオードの逆耐圧は、前記第１の発光ダイオードの順方向電圧と前記ＥＤＬＣの電圧の和よりも大きいことを特徴とする請求項１の自転車用照明装置。
【請求項３】
前記第３の発光ダイオードと直列に、前記ＥＤＬＣと前記第３の発光ダイオードとの間に抵抗が接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自転車用照明装置。
【請求項４】
前記第１ないし第３の発光ダイオードのうち、少なくともいずれか１つに、並列に発光ダイオードが接続されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項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、自転車のダイナモなどの交流発電機を電力源とし、発光ダイオードを光源とする自転車用照明装置に関し、特に交流発電機が非駆動時にあっても、常時点灯させることが可能なＥＤＬＣ（電気二重層キャパシタ）を備えた自転車用照明装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
自転車用照明装置には、自転車の運転者の安全性を確保するため、運転時に限らず停車時であっても常時点灯する事が求められている。この様な自転車用照明装置として、例えば、特許文献１や特許文献２の様な装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、自転車の運転によりダイナモで発電された電力を蓄える為のコンデンサを備え、そのコンデンサに蓄えた電力で、自転車の停車時も発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を発光させる自転車用照明装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、交流発電機の発電した電力を蓄える事が出来るＥＤＬＣ（電気二重層キャパシタ）を組み込み、自転車の停車時も発光ダイオード素子を発光させ視認性を向上させることができる自転車用ダイナモライトシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２０１０７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２７９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の自転車用照明装置では、自転車のダイナモで発電された電力よって蓄電用のコンデンサやＥＤＬＣを充電して発光ダイオードの発光電圧まで昇圧させるため、自転車の発進時には発光ダイオードを点灯させることができないという問題があった。特に、自転車走行途中の停車時の点灯時間を長くするため、蓄電容量の大きい蓄電素子を照明装置に組み込んだ場合、自転車発進時における蓄電素子の充電時間は一層長くなり、発光ダイオードの非発光時間も一段と長くなるという問題があった。
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、自転車発進時であっても直ちに発光ダイオードを点灯させることができ、また、自転車走行途中の停車時であっても、十分な点灯時間を確保できる容量の大きいＥＤＬＣを備えた自転車用照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の自転車用照明装置は、極性方向が同一となるようにループ状に直列接続された第１ないし第３の発光ダイオードと、前記第１の発光ダイオードと前記第２の発光ダイオードとの間に設けられた第１接続端子と、極性方向が同一となるように２個のセルが直列接続されたＥＤＬＣと、前記２個のセル間に設けられた第２の接続端子と、を備え、前記第１の発光ダイオードのアノードは、前記第２の発光ダイオードのカソードに接続され、前記ＥＤＬＣの正極は前記第１の発光ダイオードと前記第３の発光ダイオードとの間に接続され、前記ＥＤＬＣの負極は前記第２の発光ダイオードと前記第３の発光ダイオードとの間に接続され、前記第１および第２の接続端子から交流電力が入力されることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成により、自転車の発進時おいては、交流発電機により発電された交流の電力が、第１および第２の発光ダイオードで半波ごとに交互に整流される。ＥＤＬＣを構成する２個のセルは、この整流された交流電力によって交互に充電される。発電された交流の電力は、ＥＤＬＣに充電される一方、同時に交流の半波ごとに第１および第２の発光ダイオードに交互に流れる。これによって、ＥＤＬＣの容量に拘わらず、自転車の発進時に直ちに第１および第２の発光ダイオードを交互に発光させることができる。
【００１０】
自転車の走行により、第１および第２の発光ダイオードを発光させている間、同時に交流発電機によって発電された電力はＥＤＬＣに蓄電される。この蓄電された電力によって、自転車走行途中の停車時においても第３の発光ダイオードを発光させることができる。
【００１１】
以上により、ＥＤＬＣの容量に拘わらず、自転車の発進時から自転車走行途中の停車時に至るまで、常に点灯させることができる自転車用照明装置となる。
【００１２】
本発明の自転車用照明装置は、第１ないし第３の発光ダイオードの定格電力の合計は、入力される交流電力より大きく、第１の発光ダイオードの逆耐圧は、第２の発光ダイオードの順方向電圧とＥＤＬＣの電圧との和よりも大きく、第２の発光ダイオードの逆耐圧は、第１の発光ダイオードの順方向電圧とＥＤＬＣの電圧の和よりも大きいことが好ましい。
【００１３】
上記の構成にすることにより、自転車の速度が増すにつれ発電電力が大きくなった場合であっても、常に発光ダイオードは規定された許容特性を上回ることなく、発光ダイオードの特性の劣化を抑えることができる。
【００１４】
本発明の自転車用照明装置は、第１の発光ダイオードと直列に抵抗が接続されていることが好ましい。
【００１５】
上記の構成にすることによって、ＥＤＬＣから第１の発光ダイオードに流れる電力量が制限され、ＥＤＬＣの蓄電された電力量の消費が抑えられ、停車時の連続点灯時間をより長くすることができる。
【００１６】
本発明の自転車用照明装置は、第１ないし第３の発光ダイオードのうち、少なくともいずれか１つに発光ダイオードが並列に接続されていることが好ましい。
【００１７】
上記の構成にすることによって、全ての発光ダイオードの定格電力の合計が大きくなり、許容される発電電力が大きくなるとともに、発光ダイオードの発光量自体も大きくなり、より明るい照明が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、自転車発進時であっても直ちに発光ダイオードを発光させることができ、また、自転車走行途中の停車時であっても、十分な点灯時間を確保できる容量の大きいＥＤＬＣを備えた自転車用照明装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１に係る自転車用照明装置の説明図である。
【図２】実施形態２に係る自転車用照明装置の図である。
【図３】実施形態３に係る自転車用照明装置の図である。
【図４】交流発電による電圧波形の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
図１は実施形態１に係る自転車用照明装置の説明図である。第１の発光ダイオード１ないし第３の発光ダイオード３は、極性方向を同一してループ状に接続されている。第１の発光ダイオード１のアノード１２は第２の発光ダイオード２のカソード１３に接続され、第１の発光ダイオード１と第２の発光ダイオード２との間には、第１の接続端子１０が設けられている。２個のセルを直列接続したＥＤＬＣ４は、正極が第１の発光ダイオード１と第３の発光ダイオード３との間に接続され、負極が第２の発光ダイオード２と第３の発光ダイオード３との間に接続される。また、ＥＤＬＣ４は２つのセル間に、第２の接続端子１１を備えている。接続端子１０と接続端子１１には、自転車に設けられた交流発電機などから交流電力６が入力される。    
【００２１】
交流電力は、自転車の前輪のハブ軸に配備されたハブダイナモや、自転車の車輪の回転により発電するダイナモなどから供給されるが、交流電力を発電する発電機であればその形態は種々変更が可能である。
【００２２】
本実施形態の自転車用照明装置の動作を図1に基づき説明する。運転者が自転車の運転を開始すると、自転車の車輪の回転により交流発電機で電力が発電されると図４に示す様に電圧の上昇を伴う。
【００２３】
上昇した電圧によって、交流発電機から流れる電流は、図４で示されるように正極性と逆極性に半波ずつ流れる。正極性の半波は、第１の発光ダイオード１を介してＥＤＬＣのセル４ａに流れる。逆極性の半波は、第２の発光ダイオード２を介してＥＤＬＣのセル４ｂに流れる。交流発電機から流れる電流が、第１の発光ダイオード１と第２の発光ダイオード２とに半波毎に交互に流れるため、第１の発光ダイオード１と第２の発光ダイオード２は交互に発光し、同時にＥＤＬＣ４が充電される。
【００２４】
自転車が運転開始時の発電電圧が低い場合であっても、発電電圧が第１および第２の発光ダイオードの順方向電圧以上であれば、ＥＤＬＣ４の容量の大きさに影響されることなく、第１および第２の発光ダイオードを発光させることができる。
【００２５】
交流発電機から発電された電力は、第１の発光ダイオード１と第２の発光ダイオード２とを交互に発光させると同時にＥＤＬＣ４に充電される。自転車の速度が上がり交流発電機の発電電力が増加すると、ＥＤＬＣ４に充電される電力量も徐々に増加する。これに伴い、ＥＤＬＣ４の電圧も上昇し直列接続されたＥＤＬＣ４の両端の電圧が第３の発光ダイオード３の順方向電圧より高くなる。このとき、第３の発光ダイオード３も発光し、第１ないし第３の発光ダイオードの全てが発光する。
【００２６】
自転車が走行途中に停車した場合は、第１および第２の発光ダイオードは交流発電機から電力が供給されなくなるため消灯する。しかしながら、ＥＤＬＣ４には十分な電力が充電されているため、この電力によって第３の発光ダイオード３を発光させ続けることができる。ＥＤＬＣ４の容量が大きければ大きいほど、停車時の発光時間は長くなる。 
【００２７】
以上により自転車の発進時においてもまた走行途中の停車時であっても、常に自転車用照明装置を点灯させることが可能となる。
【００２８】
さらに、自転車の運転速度が上がり交流発電機の発電電力が増えると、第１および第２の発光ダイオードに流れる順電流が増加し、それに伴い、第１および第２の発光ダイオードの順方向電圧は上昇し、またＥＤＬＣ４への充電電力も増えることでＥＤＬＣ４の電圧が上昇し、第３の発光ダイオード３の順方向電圧も上昇する。よって、第１ないし第３の発光ダイオードの消費電力も増加する。
【００２９】
この時、第１ないし第３の発光ダイオードの消費電力が、規定された許容損失を上回ると、これらの発光ダイオードに著しく負荷を掛けることになり、発光ダイオードの特性を劣化させる場合がある。
【００３０】
これを防止する為に、第１ないし第３の発光ダイオードの定格電力の合計が、交流発電機で発電される最大電力よりも大きくなるようにすることが望ましい。
【００３１】
また、交流発電機で発電された電力の交流の信号が、第１の発光ダイオード１と第２の発光ダイオード２を介して、交流の半波毎に交互にＥＤＬＣのセル４ａと４ｂに充電される際、ＥＤＬＣに逆電圧が印加され、発光ダイオードの特性を劣化させる場合がある。
【００３２】
これを防止する為に、第１の発光ダイオード１の逆耐圧を第２の発光ダイオード２の順方向電圧とＥＤＬＣ４の電圧との和よりも大きくし、第２の発光ダイオード２の逆耐圧を第１の発光ダイオード１の順方向電圧とＥＤＬＣ４の電圧の和よりも大きくなるようにすることが望ましい。
【００３３】
以上のように、第１ないし第３の発光ダイオードとＥＤＬＣとの関係を満たすようにすれば、自転車用照明装置として照明の効果が安定して発揮される。
【００３４】
（実施形態２）
図２は実施形態２に係る自転車用照明装置の説明図である。実施形態１では、自転車が停止すると交流発電機の発電も停止するため、第１および第２の発光ダイオードが消灯するとともに、ＥＤＬＣ４への充電も行われなくなる。このため、第３の発光ダイオード３は自転車停車前に充電された電力により発光する。
【００３５】
ＥＤＬＣ４に蓄電された電力は自転車停止後から第３の発光ダイオード３で徐々に放電されるため、ＥＤＬＣ４の電圧は徐々に低下する。それに伴い第３の発光ダイオード３の発光量も次第に低下し、一定時間経過後には発光させることができなくなる。
【００３６】
先に述べたとおり、発光時間を長くするためにはＥＤＬＣ４の容量を大きくすればよいが、自転車用照明装置として実装することを考慮すれば、無制限に大きくすることは難しい。
【００３７】
ＥＤＬＣの容量を一定の大きさに抑え、自転車用照明装置として、発光量の低下を防ぎながら自転車停車時の点灯時間をできるだけ長くするためには、ＥＤＬＣ側の電圧低下速度を抑えればよい。
【００３８】
そこで、第３の発光ダイオード３に直列に抵抗素子を接続するとよい。第３の発光ダイオード３に、直列に抵抗素子５が接続されることで、第３の発光ダイオード３を介して放電されるＥＤＬＣ４の充電量を制限することが可能となり、第３の発光ダイオード３の発光時間を長くすることができる。
【００３９】
抵抗素子５の抵抗値を変化させ第３の発光ダイオード３の放電量を制御すれば、ＥＤＬＣ４の電圧低下時間を変えることになり、発光時間の調整が可能な自転車用照明装置となる。
【００４０】
（実施形態３）
図３は実施形態３に係る自転車用照明装置の説明図である。この実施形態においては、第１ないし第３の発光ダイオードのそれぞれに並列にダイオード９が接続されている。このように複数の発光ダイオードを並列に接続することで、より明るい照明が可能となる。
【００４１】
第１ないし第３の発光ダイオードのそれぞれに複数の発光ダイオードを並列に接続しても、実施形態１と同様に自転車の発進時から直ちに発光させることが可能である。
【００４２】
また、実施形態１において、発光ダイオードの特性の劣化を抑えるため、発光ダイオードの定格電力の合計を、発電される電力よりも大きくすることが望ましいことを説明したが、本形態のように第１ないし第３の発光ダイオードの少なくともいずれかに別の発光ダイオード９を並列に接続することにより、発光ダイオードの定格電力の合計が発電される電力を大きく上回ることとなり、発光ダイオードの特性の劣化を一段と抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、自転車発進時であっても直ちに発光ダイオードを発光させることができ、また、自転車走行途中の停車時であっても、十分な点灯時間を確保できる容量の大きいＥＤＬＣを備えた自転車用照明装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１．第１の発光ダイオード
２．第２の発光ダイオード
３．第３の発光ダイオード
４．ＥＤＬＣ 
５．抵抗
６．交流電力
７．セル４ａ
８．セル４ｂ
９．発光ダイオード
１０．第１の接続端子
１１．第２の接続端子
１２. 第１の発光ダイオードのアノード
１３. 第２の発光ダイオードのカソード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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