(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前照灯の光源に白色ＬＥＤを使用し、該白色ＬＥＤの電源電池である太陽電池で充電される２次電池の蓄電量に応じて、白色ＬＥＤの点灯動作または点滅動作を切替える自転車用前照灯であって、該２次電池を外部電源から充電可能にする手段を備えていることを特徴とする自転車用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源として電池を用いる白色ＬＥＤを光源とする自転車用前照灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自転車用前照灯には、最も初歩的なものとして、１次電池を電源とし、暗くなったらスイッチにより電球に電流供給して前照するものや、ダイナモを自転車の車輪に臨まして配置し、車輪の回転により発電して、電球に電流供給して前照するものが一般的であった。
【０００３】
また、太陽電池で充電される２次電池と、それと別に併設したバックアップ用の１次電池を電源として電球を点灯させて前照する構造の自転車用前照灯がある。図７にそのための制御回路を示す。図において、太陽電池の発電量は並列接続の２次電池に充電する。また、別にバックアップ用の１次電池も用意されている。前照灯の電球はスイッチでオン・オフ動作され、スイッチを介して２次電池のみから電流供給される場合、また、２次電池および１次電池が並列に接続されて両電源から電流供給される場合が選択されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池で２次電池を充電し、電源とするものは、電球の消費電流が大きいので、曇りの日などでは太陽電池の発電量が少なくなり、十分な電流を供給できず、最悪の場合は電球を点灯することができなくなり、自転車の被視認性が悪く、安全上の問題があった。また、バックアップ用の１次電池をもつものは前照灯全体の形状が大きくなった。そこで、本発明は自転車の夜間走行の安全面から、光源に寿命が半永久的な白色ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて自転車の被視認性の向上を図った自転車用前照灯を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る自転車用前照灯は、前照灯の光源に白色ＬＥＤを使用し、該白色ＬＥＤの電源電池である太陽電池で充電される２次電池の蓄電量に応じて、白色ＬＥＤの点灯動作または点滅動作を切替える自転車用前照灯であって、該２次電池を外部電源から充電可能にする手段を備える構成とした。
【００１７】
こうして、自転車用前照灯は屋外で使用するため何らかの原因で太陽電池が損壊する場合が想定されるので、２次電池を外部電源より充電できるように、ＡＣアダプターと、それに接続可能な充電端子とプラグコンセントを備え、必要に応じて人為的の充電を可能にした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の自転車用前照灯の実施形態の構成を、電源として太陽電池で充電される２次電池を用いる例について、図を用いて説明する。図１（Ａ）は本発明の前照灯の側面断面図、図１（Ｂ）は正面断面図を示し、図２（Ａ）は本発明の前照灯の平面図、図２（Ｂ）は側面図を示す。
【００２１】
図において、１はバッテリー上ケース、２はバッテリー下ケース、３はヘッドキャップ、４は白色の発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤという）、５は前方リフレクタ、６はヘッドキャップセットスクリュー、７は透明な太陽電池カバー、８は前照灯の上面に位置する太陽電池である。ここで、前照灯の光源として白色ＬＥＤを用いる理由は、電球に比して消費電流が１／１０以下であるからである。
【００２２】
９は太陽電池の発電量を充電する３個の２次電池、１０はプリント基板、１１は点滅回路を含む制御回路、１２はブラケットホルダー、１３はハンドル取付ブラケット、１４はスイッチボタン、１５はスイッチボタン１４により操作されるスイッチである。
【００２３】
バッテリー上ケース１とバッテリー下ケース２で囲まれる内部には２次電池９が収納され、バッテリー上ケース１の上部には太陽電池８が配置されている。そしてバッテリーケースの前部には、前方リフレクタ５内に収納された３個の白色ＬＥＤ４が配置されている。
【００２４】
また、スイッチボタン１４は運転者が走行中でも容易にスイッチ操作がなされるように前照灯の側部に配置されている。そして、バッテリー下ケース２はブラケットホルダー１２で保持され、ハンドル取付ブラケット１３により自転車のハンドル（図示なし）に挟着保持される。
【００２５】
次に、前照灯の制御回路を参照して、自転車用前照灯の点灯制御について説明する。図３は制御回路の一つの実施形態であり、電源として太陽電池で充電される２次電池を用い、白色ＬＥＤを手動操作で点灯動作と点滅動作を切替えるタイプを示す。ここで図１、図２と同一物には同じ符号を付している。１１は点滅回路である無安定マルチバイブレータ（以下、無安定回路という）であり、抵抗、コンデンサで定まる時定数によりオン、オフを交互に繰り返し発振する。
【００２６】
本発明の自転車用前照灯は、自転車が駐輪中あるいは走行中に太陽光に照射されている間に、バッテリー上ケース１の上部に配置した太陽電池８が光を受けて発電し、前照灯に内蔵された２次電池９に充電される。
【００２７】
まず、日中で環境が明るいため、前照灯の側部に設けられたスイッチボタン１４がＯＦＦの位置、即ちスイッチ１５がＯＦＦ接点にある時、３個の白色ＬＥＤ４には２次電池９から電流が供給されないと共に、無安定回路１１にも２次電池９から電流が供給されないので、白色ＬＥＤ４は点灯あるいは点滅することはない。
【００２８】
次に、周囲が薄暗くなり、白色ＬＥＤ４を点灯する時、スイッチボタン１４をＯＮの位置に操作すると、即ちスイッチ１５がＯＮ接点に切替わると、白色ＬＥＤ４には２次電池９から電流が供給され、白色ＬＥＤ４は点灯する。一方、無安定回路１１には２次電池９から電流が供給されないので、無安定回路１１は動作しない。
【００２９】
そして、白色ＬＥＤ４の点灯光は前方リフレクタ５に反射されて前方に光を照射するので、白色ＬＥＤ４はかなりの明るさで前照することができ、自転車の被視認性を確保することができる。
【００３０】
次に、２次電池９の蓄電量が少なくなり、照度が低下してきたら、自転車の安全の確保のために白色ＬＥＤ４を点滅動作に切替えるために、スイッチボタン１４をＢＬＩＮＫの位置に操作すると、即ちスイッチ１５がＢＬＩＮＫ接点に切替わると、白色ＬＥＤ４には２次電池９から電流が直接供給されないが、無安定回路１１には２次電池９から電流が供給されるので、点滅回路の無安定回路１１が動作し、この無安定回路１１を介して３個の白色ＬＥＤ４に電流が供給され点滅動作する。
【００３１】
そして、白色ＬＥＤ４の光は前方リフレクタ５に反射されて前方に光を照射すると共に、太陽電池８の発電により充電された２次電池９により、電球に比べて消費電流が１／１０以下の白色ＬＥＤ４を点滅させ、電池寿命を延長することができる。曇りの日など太陽電池１０の発電量が少ない時でもＬＥＤ４は点滅することができるので、自転車の被視認性を確保することができる。
【００３２】
このように、太陽電池８の発電、２次電池９の蓄電量に応じて白色ＬＥＤ４の点灯、点滅を使い分けることにより、夜間に自転車走行時、白色ＬＥＤ４の点灯または点滅を確保することができるので、自転車の夜間の被視認性を向上を図ることができる。
【００３３】
次に、図４に示す制御回路は自動操作で点灯動作と点滅動作を切替えるタイプの実施形態であり、電源電池の種類に関係なく適用できるが、ここでは電源として太陽電池で充電される２次電池を用いたタイプの実施形態を説明する。ここで図３と同一物には同じ符号を付している。１７は比較器、１８は基準電圧の発生源となるツェナーダイオード、１９はオンオフ動作のトランジスタである。
【００３４】
まず、日中で環境が明るいため、前照灯の側部に設けられたスイッチボタン１４がＯＦＦの位置、即ちスイッチ１５がＯＦＦ接点にある時、３個の白色ＬＥＤ４には２次電池９から電流が供給されないと共に、無安定回路１１にも２次電池９から電流が供給されないので、白色ＬＥＤ４は点灯あるいは点滅することはない。
【００３５】
次に、周囲が薄暗くなり、白色ＬＥＤ４を点灯する時、スイッチボタン１４をＯＮの位置に操作すると、即ちスイッチ１５がＯＮ接点に切替わると、白色ＬＥＤ４には、後述するように、２次電池９から電流が直接に又は無安定回路１１を介して供給され、白色ＬＥＤ４は点灯又は点滅する。一方、無安定回路１１にも２次電池９から電流が供給されるので、無安定回路１１は動作を開始する。
【００３６】
詳述するとこの状態では、２次電池９の端子電圧、即ち蓄電量に比例した量が抵抗により分圧されて電圧Ｖ１として、比較器１７の一端子に入力される。他方、比較器１７の他の端子にはツェナーダイオード１８で得られた基準電圧Ｖｒが供給されて比較される。
【００３７】
図５（Ａ）に比較電圧と電池寿命の関係を示す。電圧Ｖ１が基準電圧Ｖｒを上回る状態、即ち、時間Ｔ１まではＶ１＞Ｖｒとなるので、比較器１７から正の信号が出力され、トランジスタ１９はオン動作して３個の白色ＬＥＤ４に２次電池９から電流が直接供給される。従って、無安定回路１６の動作に関係なく、白色ＬＥＤ４は点灯動作を継続する。
【００３８】
そして、白色ＬＥＤ４の点灯光は前方リフレクタ５に反射されて前方に光を照射するので、白色ＬＥＤ４はかなりの明るさで前照することができ、自転車の被視認性を確保することができる。
【００３９】
次に、２次電池９の蓄電量が少なくなり、通常の電池寿命Ｔ１に至ると、Ｖ１＜Ｖｒとなるので、比較器１７から負の信号が出力され、トランジスタ１９はオフ動作して３個の白色ＬＥＤ４に２次電池９からの直接の電流供給が遮断される。代わって、無安定回路１１が動作しているので、白色ＬＥＤ４は無安定回路１１を介して電流供給され、点滅動作に切替えられる。
【００４０】
図５（Ｂ）の電池電圧と電池寿命との関係を参照すると、時間Ｔ１に対応する２次電池９の電圧Ｖｐまでは３個の白色ＬＥＤ４が点灯動作を継続しているが、時間Ｔ１以降は白色ＬＥＤ４が点滅動作に切替えられるので、電池の消費が節約される結果、点灯動作を継続したら実線で示す時間Ｔ２の電池の終止電圧Ｖｅで白色ＬＥＤ４の点灯が終了するところを、電池寿命が点線で示すように電池の終止電圧Ｖｅに至るまでの時間Ｔ３まで延長されることになる。
【００４１】
次に、自転車の安全の確保のために白色ＬＥＤ４を点滅動作せるため、最初から点滅動作を選択するならば、スイッチボタン１４をＢＬＩＮＫの位置に操作すると、即ちスイッチ１５がＢＬＩＮＫ接点に切り替わると、白色ＬＥＤ４には２次電池９から電流が直接供給されないが、無安定回路１１には２次電池９から電流が供給されるので、点滅回路の無安定回路１１が動作し、白色ＬＥＤ４に電流が供給され常に点滅動作する。
【００４２】
こうして、白色ＬＥＤ４の光は前方リフレクタ５に反射されて前方に光を照射すると共に、太陽電池８の発電により充電された２次電池９により、電球に比べて消費電流が１／１０以下の白色ＬＥＤ４を点滅させ、電池寿命を延長することができる。曇りの日など太陽電池１０の発電量が少ない時でもＬＥＤ４は点滅することができるので、自転車の被視認性を確保することができる。
【００４３】
このように、太陽電池８の発電、２次電池９の蓄電量に応じて白色ＬＥＤ４の点灯、点滅を自動的に使い分けることにより、夜間に自転車走行時、白色ＬＥＤ４の点灯または点滅を確保することができるので、自転車の夜間の被視認性を向上を図ることができる。また、自動的に点灯動作から点滅に切替わるので、２次電池の消耗具合を判断することができる。
【００４４】
図６には太陽電池が損壊した場合に備えた制御回路の実施形態を示す。２０はＡＣアダプター、２１は充電端子とプラグである。自動操作で点灯動作と点滅動作を切替える回路構成は図４の実施形態と同じであるので説明は省略する。自転車用前照灯は屋外で使用するため何らかの原因で太陽電池が損壊する場合が想定される。その時に備えて、２次電池を外部電源より充電できるように、ＡＣアダプター２０と、それに接続可能な充電端子とプラグコンセント２１が装備され、必要に応じて人為的の充電を可能にしている。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明の自転車用前照灯は、電球に比べて消費電流が１／１０以下で寿命が半永久的な白色ＬＥＤを光源とし、太陽電池で充電された２次電池で白色ＬＥＤを点灯または点滅させるもので、２次電池の蓄電量に応じて白色ＬＥＤの点灯動作または点滅動作を選択的に行なうので、電池寿命が伸びると共に、曇りの日など太陽電池の発電量が少ないときでも白色ＬＥＤは点滅することができ、自転車の被視認性の向上を図ることができる。
また自転車用前照灯は屋外で使用するため何らかの原因で太陽電池が損壊する場合が想定されるが、２次電池を外部電源より充電できるようにしているので、太陽電池が破損しても、人為的な充電が可能になり、太陽電池に関係なくいつまでも使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前照灯の側面と正面の断面図。
【図２】  本発明の前照灯の平面図と側面図。
【図３】  前照灯の制御回路図。
【図４】  前照灯の他の制御回路図。
【図５】  比較電圧と電池寿命および電池電圧と電池寿命の関係図。
【図６】  本発明の前照灯の制御回路図。
【図７】  従来の前照灯の制御回路図。
【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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