CN1649766A - 自行车的前照灯以及前照灯电路 - Google Patents

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CN1649766A
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    • H02K7/1869—Linear generators; sectional generators

Abstract

自行车的前照灯1具备：转子3，其是在自行车9旋转部的轮盘辐条91的圆周上安装多个磁铁配列板而成的，该磁铁配列板以N极S极相交错的方式等间隔地呈扇形地配列有多个磁铁31，具有规定的圆弧形状；定子5，具备由固定在与转子3的磁铁配列板33的磁极面相对的位置上的铁心及线圈构成的发电线圈53；外壳本体7，至少收纳前照灯电路71、由从前照灯电路71提供的电力点亮的发光二级管73、将发光二级管73的光向自行车前面聚集而照射路面的聚光透镜75，该前照灯电路71，可通过定子5的发电线圈53及与发电线圈53串联的电容器而按与前述各磁铁的规定的相对速度同步的频率谐振，并将从发电线圈53取出的电力整流平滑然后输出。

Description

自行车的前照灯以及前照灯电路
技术领域
本发明涉及至少具备安装在自行车旋转部的轮盘辐条(リ一ルスポ一ク)上的由磁铁构成的转子、安装在其对面的包括发电线圈的定子、前照灯电路、发光二级管以及聚光透镜，通过自行车行驶来发电从而将前述发光二级管点亮的自行车前照灯及其电路。
背景技术
由于以往的自行车的前照灯是白炽灯，因此在夜间行驶的情况下，为了得到必要的照度的电力而使用发电机，并采用在旋转运动的传递上使滚子压接在轮箍侧面的方法。这种方法，相对于旋转运动产生了较大的摩擦阻力，踏板变重。在夜间，在利用自行车的情况下消耗了无谓的劳力。在前述以往的方式的轮箍侧面滚子压接方法中，在安置发电机之际，由于是手工操作所以很复杂，因而希望开发出简单的装置。
在前述以往的技术中，由于是在轮箍侧面压接滚子的方法，因此具有以下的缺点。第一点，在夜间点亮行驶的情况下，当用滚子压接轮箍的侧面时，相对于旋转运动产生摩擦阻力，踏板变重。第二点，当路面为泥泞(会粘连车轮的)状态时，会出现在轮箍与滚子之间因泥土而产生的滑动(打滑)从而导致照度降低的缺点。
第三点，由于在夜间行驶之际的发电机安置的开、关是手动操作的，因此很麻烦。
发明内容
本发明的目的在于去除上述技术的问题点，根据新技术，提供非接触型轻负载的自行车的前照灯以及前照灯电路。
为了达成上述目的，本申请的第1方案所述的发明的自行车的前照灯，其特征在于，具备有：转子，该转子是在自行车旋转部的轮盘辐条的圆周上安装多个磁铁配列板而成的，其中该磁铁配列板是以N极S极相互交错的方式等间隔地呈扇形地配列有多个磁铁的、具有规定圆的一段圆弧部分的形状的磁铁配列板；定子，具备由被固定在与该转子的磁铁配列板的磁极面相面对的位置上的铁心及线圈构成的发电线圈；以及外壳本体，该外壳本体至少收纳前照灯电路、由从前述前照灯电路提供的电力点亮的发光二级管、将前述发光二级管的光向自行车前面聚集而照射路面的聚光透镜；其中所述的前照灯电路，是可通过前述定子的发电线圈以及串联连接在该发电线圈上的电容器而按与前述各磁铁的规定的相对速度同步的频率谐振，并将从该发电线圈取出的电力整流平滑然后输出的前照灯电路。
在本申请的第2方案所述的发明中，是如本申请的第1方案所述的自行车的前照灯，其特征在于，前述定子是在自行车旋转部的轮盘辐条的圆周上将前述磁铁配列板呈环状地配置或分割状地配置而成的。
在本申请的第3方案所述的发明中，是如本申请的第1方案所述的自行车的前照灯，其特征在于，前述发光二级管采用至少具有2坎或其以上的光度的白色发光二级管；前述透镜设定成可在规定的距离处确保一定的照度的焦距。
在本申请的第4方案所述的发明中，是如本申请的第3方案所述的自行车的前照灯，其特征在于，使用多个前述发光二级管，前述透镜相对于各发光二级管分别配置半球面状透镜，将前述各半球面状透镜的结构设为，为了使光聚集在规定距离的规定圆内而得到规定的照度，计算出球面的R、直径φ以及厚度t，并且对前述透镜上部的平面板部分实施漫反射加工而构成漫反射板，从而能够确认存在来自于前方的自行车。
在本申请的第5方案所述的发明中，是如本申请的第1、2、3或4方案所述的自行车的前照灯，其特征在于，将包括前述发电线圈的定子、前述前照灯电路、前述发光二级管和前述聚光透镜内置于外壳本体内而使之一体化。
在本申请的第6方案所述的发明中，是如本申请的第1、2、3或4方案所述的自行车的前照灯，其特征在于，将前照灯电路、前述发光二级管和前述聚光透镜内置于前述外壳本体内，将包括前述发电线圈的定子分离地设在外壳本体的外部。
为了达成上述目的，本申请的第7方案所述的发明的前照灯电路，其特征在于，具备：谐振电路，该谐振电路是由前述定子的发电线圈以及与该发电线圈串联连接的电容器构成的、按与前述各磁铁的规定的相对速度同步的频率谐振的谐振电路；和整流平滑电路，该整流平滑电路是能够将从前述谐振电路的前述发电线圈取出的电力整流平滑然后提供给前述发光二级管的整流平滑电路。
在本申请的第8方案所述的发明中，是如本申请的第7方案所述的前照灯电路，其特征在于，前述整流平滑电路具备将从前述谐振电路的前述发电线圈取出的电力用二极管整流并用平滑电容器使之平滑的直流变换电路；以及至少由两个晶体管、两个电阻以及电容器构成的、将来自于前述直流变换电路的直流电流变为一定电流值再提供给前述发光二级管的恒流电路。
在本申请的第9方案所述的发明中，是如本申请的第7方案所述的前照灯电路，其特征在于，在前述恒流电路上连接有光检测传感器及/或手动开关，并且，将前述恒流电路，设为根据由前述光检测传感器所检测到的检测信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制的电路结构；或者设为根据来自于前述手动开关的开、关信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制电路结构；或者设为根据前述光检测传感器以及手动开关的一方或双方的信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制电路结构。
附图说明
图1是展示本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的图，是展示在自行车的轮盘辐条上间歇式地配置有磁铁配列板的一例的侧视图。
图2是展示本发明的第1实施形态的非接触型轻负载自行车的前照灯的立体图。
图3是将本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的转子以及定子的部分放大展示的立体图。
图4是将本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的转子部分放大展示的图，图4(a)是将该转子的磁铁配列板放大展示的正视图，图4(b)是将该转子的磁铁配列板放大展示的侧视图。
图5是将安装在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的转子的磁铁配列板上的磁铁放大展示的图，图5(a)是展示安装在该转子的磁铁配列板上的磁铁的立体图，图5(b)是展示安装在该转子的磁铁配列板上的磁铁的正视图，图5(c)是将安装在该转子的磁铁配列板上的磁铁放大展示的正视图。
图6是将本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的定子的发电线圈放大展示的图，图6(a)是展示该定子的发电线圈的正视图，图6(b)是展示该定子的发电线圈的侧视图。
图7是展示本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的定子的发电线圈的齿与前述转子的磁铁配列板的各磁铁的位置关系的说明图。
图8是用于说明在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中，安装在前述自行车的轮盘辐条上的转子位置、自行车速度与发电频率的关系的图。
图9是为了说明在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中，前照灯的构造以及光照射的状态而展示的立体图。
图10是展示在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中，发光二级管与聚光透镜的配置关系的图。
图11是用于说明使用在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯上的聚光透镜的构成的图，图11(a)展示了聚光透镜的侧视图，图11(b)展示了聚光透镜的背面图，图11(c)展示了聚光透镜的前面图。
图12是展示包括在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1上采用的谐振型整流电路的试验电路的图。
图13是分别展示用由本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1中所采用的谐振型整流电路构成的试验电路所得到的结果、用由以往的倍压整流电路构成的试验电路所得到的结果和用由以往的全波整流电路构成的试验电路所得到的结果的特性图，图13(a)展示了用由谐振型整流电路构成的试验电路所得到的特性，图13(b)展示了用由倍压整流电路构成的试验电路所得到的特性，图13(c)展示了用由以往的全波整流电路构成的试验电路所得到的特性。
图14是展示与在图13中所得到的电流相对的与自行车的速度的关系的速度电流特性图。
图15是展示本发明的第2实施形态的前照灯电路的电路图。
图16是展示本发明的第2实施形态的前照灯电路的谐振电路以及整流平滑电路的直流变换电路的电路图。
图17是展示本发明的第2实施形态的前照灯电路的恒流电路的电路图。
图18是将在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯及其第2实施形态的前照灯电路中采用的，进行了谐振型发电特性与以往的非谐振型发电特性的比较的发电特性图，横轴表示转速，纵轴表示电动势。
图19是展示使用在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯上的第2实施形态的前照灯电路的各部分的电压波形的波形图，横轴表示时间，纵轴表示各部分的电压。
图20是用于说明本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的有效线的图。
图21是展示在本发明的第3实施形态的前照灯电路中，能够通过附加光检测传感器或手动开关来控制点亮和熄灭的电路结构的电路图。
图22是展示在本发明的第4实施形态的自行车的前照灯中，将磁铁配列板安装成环状的状态以及前照灯的安装状态的侧视图。
图23是展示本发明的第5实施形态的自行车的前照灯的立体图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施形态进行说明。
图1至图17是用于说明本发明的第1实施形态的自行车的前照灯以及前照灯电路的图。
在此，图1是展示本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的图，是展示在自行车的轮盘辐条上间歇地配置有磁铁配列板的一例的侧视图。
图2是本发明的第1实施形态的自行车的前照灯，是展示在本发明的第7方案的实施例中，将包括发电线圈的定子与外壳本体部分分离之后的状态的立体图。
图3是在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中，展示定子以及转子的实施形态的放大立体图。
图4是将本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的转子部分放大展示的图，图4(a)是将该转子的磁铁配列板放大展示的正视图，图4(b)是将该转子的磁铁配列板放大展示的侧视图。
图5是将安装在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的转子的磁铁配列板上的磁铁放大展示的图，图5(a)是展示安装在该转子的磁铁配列板上的磁铁的立体图，图5(b)是展示安装在该转子的磁铁配列板上的磁铁的正视图，图5(c)是将安装在该转子的磁铁配列板上的磁铁放大展示的正视图。
图6是将本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的定子的发电线圈放大展示的图，图6(a)是展示该定子的发电线圈的正视图，图6(b)是展示该定子的发电线圈的侧视图。
图7是展示本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的定子的发电线圈的齿与前述转子的磁铁配列板的各磁铁的位置关系的说明图。
图8是用于说明在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中，安装在前述自行车的轮盘辐条上的转子位置、自行车速度与发电频率的关系的图。
图9是为了说明在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中，前照灯的透镜部分的构造以及光照射的状态而展示的立体图。
图10是展示在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中，发光二级管与聚光透镜的配置关系的图。
图11是用于说明使用在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯上的聚光透镜的构成的图，图11(a)展示了聚光透镜的侧视图，图11(b)展示了聚光透镜的背面图，图11(c)展示了聚光透镜的前面图。
本发明的实施形态的自行车的前照灯1，如图1以及图2所示，从大体上来说，由转子3、定子5与外壳本体7构成。另外，虽然详细内容后述，但在前述外壳本体7上，至少还内置有前照灯电路71、发光二级管73、聚光透镜75和反射板77。
进一步说明，前述转子3，如图1以及图3所示，是将多个磁铁配列板33间歇式地配置在自行车9的旋转部的轮盘辐条91的圆周上而构成的，其中所述的磁铁配列板33，是以N极S极相互交错的方式等间隔地呈扇形地配列有多个磁铁31、31、...的、具有规定圆的一段圆弧部分的形状。
前述磁铁配列板33，如图4(a)以及图4(b)所示，用铁等高导磁率材料，最好是用高导磁率的硅钢，并由具有规定的半径r的圆的圆弧的一部分的形状的基平板33a、在该基平板33a上以N极S极相互交错的方式等间隔p地配置成扇状的磁铁31、31、...、和设在前述基平板33a的末端侧的安装孔33b、33b构成。另外，安装在前述磁铁配列板33上的磁铁31，如图5(a)至图5(c)所示，例如由长度为15(mm)、宽度例如为6(mm)、厚度例如为4(mm)的尺寸来构成，NS极性则形成在厚度方向上。在本实施形态中，作为磁铁31，使用具有3200～3500(G(Gauss))的顽磁力的钕40。
这些磁铁配列板33、33、...，如图1所示，由于在前述自行车9的轮盘辐条91上间歇式地安装配置有多个，因而能够用转子3与定子5间歇性地发电。
前述定子5，如图2所示，由具有安装部51a的发电部外壳51和设在该发电部外壳51的内部的发电线圈53构成。前述定子5，如图1所示，通过将发电部外壳51的安装部51a固定在前述自行车9的前轮轮叉93的固定片93a上，从而将前述定子5的发电线圈53如图3所示的那样固定在与前述转子3的磁铁配列板33的磁铁31、31、...的磁极面相对的位置上。
前述定子5的发电线圈53，如图2、图3、图6(a)以及图6(b)所示，由用无结晶或硅钢板等材料构成为大体E字形状的铁心53a和缠绕在前述铁心53a的大体E字形状的正中的铁心部上的线圈53b构成。
另外，上述转子3的磁铁配列板33上的磁铁31、31、...、与前述定子5的发电线圈53的铁心53a的齿的位置关系，如图7所示，各磁铁31、31、...的间隔与各铁心53a的齿的间隔被形成为大体相同。另外，前述转子3的磁铁配列板33的磁铁31、31、...的表面与前述定子5的发电线圈53的铁心53a的齿的表面的间隔，如图7所示，保持为例如5(mm)。
进而，在设定为前述转子3的磁铁配列板33的磁铁31、31、...与前述定子5的发电线圈53的铁心53a的齿存在有位置关系的情况下，对以规定的位置关系将前述转子3的磁铁配列板33安装在前述自行车9的轮盘辐条91上时的发电频率进行研究。
首先，当将自行车9的型式(用英寸数表示)设为X(英寸)时，该自行车9的车轮的半径r1(mm)就由下式来赋予。
r1＝X/2×25.4                                    …(1)
另外，当将磁铁配列板33的自行车9的轮盘辐条91的安装位置设为r2(mm)，将从车轮外周到磁铁配列板33的安装位置的距离设为d(mm)时，则成为
r2＝r1-d                                        …(2)
因此，当设为d＝135(已知的自行车的滚子式发电机安装孔位置)，将磁铁31、31、...的间距设为P(mm)，将自行车9的速度设为V(km/h)时，发电频率f(Hz)就为
f＝(V×106×2π×r2)/(7200π×r1×2p)           …(3)
用该数式3，对于24英寸、26英寸以及28英寸的自行车9在赋予了距离r1、距离r2的值时的发电频率f如下。例如对于24英寸的自行车9来说，当r1是305(mm)、r2是170(mm)，自行车速度为标准速度(15km/h，以下相同)时，发电频率f是66.4(Hz)。另外，例如对于26英寸的自行车9来说，当r1是330(mm)，r2是195(mm)，自行车的速度为标准速度时，发电频率f是70.3(Hz)。进而，例如对于28英寸的自行车9来说，当r1是335(mm)，r2是220(mm)，自行车速度为标准速度时，发电频率f是73.9(Hz)。这样，当处于前述转子3的磁铁配列板33的磁铁31、31、...与前述定子5的发电线圈53的铁心53a的齿的位置关系时，自行车9以标准速度，大概得到上述的发电频率f。
其次，对外壳本体7进行说明。在前述外壳本体7上，如图2所示，至少收纳前照灯电路71、发光二级管73和聚光透镜75，其中前照灯电路71，可通过前述定子5的发电线圈53以及与该发电线圈53串联的电容器(后述)而按与前述转子3的各磁铁31、31、...的规定的相对速度同步的频率谐振，并将从该发电线圈53取出的电力整流平滑然后输出；发光二级管73可通过从前述前照灯电路71提供的电力而被点亮；聚光透镜75将前述发光二级管73的光向自行车9的前面聚集而照射自行车9的前面的路面。
另外，如图2所示，前述外壳本体7的前照灯电路71与前述定子5的发电线圈53用电连接线11相互连接。
另外，在前述外壳本体7中，在通常的使用条件下，最好使用前述发光二级管73至少是具有2(坎(cd))或其以上的光度性能(日亚化学工业株式会社，产品名NSPW312BS、NSPW300BS)的炮弹型白色发光二级管，更优选为在通常的电压及电流值的使用条件下使用具有6(坎(cd))或其以上的光度性能(日亚化学工业株式会社，产品名NSPW500BS)的炮弹型白色发光二级管，前述聚光透镜75设定为能够在规定的距离处确保一定的照度的焦距。
进而详细地说，如图10以及图11所示，前述发光二级管73在本实施形态中使用了2个(多个)，前述聚光透镜75形成为两个半球面状透镜，前述半球面状透镜的聚光透镜75分别相对于各发光二级管73而配置。
另外，前述各半球面状透镜的聚光透镜75，如图9所示，为了通过使光聚集在规定距离的规定圆内而得到规定的照度，就要算出如图10以及图11所示的那样形成的透镜的球面的R、直径φ以及厚度t。进而，在前述聚光透镜75的上部的平面板部分上，如图9、图11(a)以及图11(b)所示，对透镜构成部件实施漫反射加工，构成漫反射板77，从而成为能够从前方确认自行车的存在的结构。具体的说，使前述聚光透镜75、75的各半球面状透镜的中心轴位于各发光二级管73、73的光轴上，从而有效地进行聚光。
在本发明的实施形态的自行车的前照灯1中，在自行车标准速度时，在自行车的前方5(m)的距离处在半径30(cm)的圆内能够得到5(勒克斯(LX))或其以上的照度。另外，设成为在10(m)的距离处能够清楚地辨认出10(cm)左右的物体的透镜形状。这也符合对自行车的前照灯的日本工业规格(JIS)的规定。为了得到这样的性能，前述聚光透镜75，设为厚度t＝例如大体10(mm)，球面的R＝例如大体13.8，直径φ＝例如24.5(mm)。另外，如图9所示，将聚光透镜75的两个半球透镜的中心轴之间的距离w、与从这两个半球透镜投射出的在规定的距离(例如5(m))处形成的两个光圈的中心轴的距离W的关系，设为w＝W。
再者，在前述聚光透镜75的上部，就像已经说明的那样，如图9、图11(a)以及图11(b)所示，在构成透镜的板材上实施漫反射加工，构成漫反射板77。通过该漫反射板77，就能够从前方向较容易地确认该自行车9的存在。
其次，在实施自行车的前照灯1中，就像已经说明的那样，采用谐振型整流电路。对于这一点，就与其他的整流电路比较来说明。
图12是展示包括在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1中所采用的谐振型整流电路的试验电路的图。在该图12中所展示的试验电路以如下的方式构成。即，标号3是转子、标号31是磁铁、标号33是磁铁配列板。另外，标号53是发电线圈、标号53a是铁心、标号53b是线圈。另外，电容器C0，如图12所示，与二极管D2串联，且连接在线圈53b的两端上。另外，将二极管D1的阳极连接在二极管D2的阴极上，将二极管D1的阴极连接在负载与平滑电容器C1的并联电路的一端上，将该负载与平滑电容器C1的并联电路的另一端连接在二极管D2的阳极上。再者，负载，是将15(Ω)的电阻与本发明中所使用的2个发光二极管串联连接而成的电路作为负载而以沿顺方向连接的状态来使用的。
图13是分别展示在由本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1中所采用的谐振型整流电路构成的试验电路中所得到的结果、在由以往的倍压整流电路构成的试验电路中所得到的结果和在由以往的全波整流电路构成的试验电路中所得到的结果的特性图，图13(a)展示了在由谐振型整流电路构成的试验电路中所得到的特性，图13(b)展示了在由倍压整流电路构成的试验电路中所得到的特性，图13(c)展示了在由以往的全波整流电路构成的试验电路中所得到的特性。
在图13(a)中，电流I的平均值较大。在图13(b)以及图13(c)中，电流I的平均值较小。
表示与像前述那样所得到的电流相对的与自行车9的速度的关系的，是图14的电流相对于速度的特性图，横轴表示速度(km/h)，纵轴表示流过负载的电流值。
在该全波整流型电路中，如图14的“全波整流型”所示，可以看出，在速度较慢时，电流值较小；但当速度变快时，就得到了与速度成比例的较大的电流值。
另外，在倍压整流电路中，如图14的“倍压整流型”所示，可以看出在速度较慢时，取得了比全波整流型和谐振型都大的电流值，但随着速度变快，与其他的相比，基本上得不到更多电流值。
另一方面，根据在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯中所采用的谐振型整流电路，如图14的“谐振型”所示，具有虽然在速度较慢时比倍压整流型的电流值小，但当超过一定速度(例如，在图中大约为11km/h)时电流值随着速度增加而超过倍压整流型，并且在超过一定速度(例如，在图中为大约26km/h)时电流值不会到一定值以上的特性。由此，由于即便速度比规定的值大，发电电力也不会变大，因此具有不会在负载上通入过大的电流的优点。
由此，就可以了解到，在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1中所采用的谐振型整流电路是有效的。
另外，在采用了这样的谐振型整流电路的自行车的前照灯及前照灯电路中，如上所述，由于将前述转子3的磁铁配列板33间歇式地配置在自行车9的轮盘辐条91上，因此很容易想到发电成为间歇性地发电。因此，在本发明的第2实施形态的前照灯电路中，提出了即便是上述的间歇性地发电，也能够可靠地使之平滑并提供波动明显减少的直流电的电路。以下，说明其构成、作用效果。
图15至图19是用于说明本发明的第2实施形态的前照灯电路的图。
在此，图15是展示本发明的第2实施形态的前照灯电路的电路图。图16是展示本发明的第2实施形态的前照灯电路的谐振电路以及整流平滑电路的直流变换电路的电路图。图17是展示本发明的第2实施形态的前照灯电路的恒流电路的电路图。
本发明的第2实施形态的前照灯电路71，大体上说，如图15、图16以及图17所示，具备谐振电路711和整流平滑电路713。前述整流平滑电路713，如图16以及图17所示，分为直流变换电路713a和恒流电路713b。
前述谐振电路711，由前述定子5的发电线圈53以及与该发电线圈53串联的电容器C0构成，通过前述发电线圈53的线圈53b与前述电容器C0，而按与沿前述各磁铁31、31、...的图示磁铁移动方向以规定的相对速度移动之际的移动速度(在图8中已经说明过的)同步的频率谐振。
前述整流平滑电路713，是以能够将从前述谐振电路711的前述发电线圈53取出的电力整流平滑之后再提供给前述发光二级管73的方式构成电路的。
若进一步说明，前述整流平滑电路713的直流变换电路713a，是将从前述谐振电路711的前述发电线圈53取出的电力用二极管D1、D2整流并且用平滑电容器C1使之平滑的电路结构。
另外，前述整流平滑电路713的恒流电路713b，至少由两个晶体管TR1、TR2、两个电阻R1、R2和电容器C2构成，是将来自于前述直流变换电路713a的直流电流变为一定电流值再提供给前述发光二级管73的电路结构。
若说明前述谐振电路711与直流变换电路713a的具体的电路结构，就是如图15以及图16所示，将电容器C0串联地连接在发电线圈53上而构成串联谐振电路。将二极管D1的阳极A侧连接在该串联连接的发电线圈53的一端上。另一方面，将串联连接的电容器C0的一端连接在二极管D2的阳极A侧，将二极管D2的阴极K侧连接在二极管D1的阳极A侧上。将平滑电容器C1的正极(+)侧连接在二极管D1的阴极K侧上，将负极(-)侧连接在二极管D2的阳极A侧上。
通过该电路结构，当转子3的磁铁配列板33旋转时，在发电线圈53上感应出交流电动势，由该发电线圈53感应出的交流电动势，当预先使LC的谐振频率与由磁铁配列板33的磁铁间隔与转速而决定的频率相一致时，就能够通过LC的谐振现象得到高效率的输出。
因而，通过在标准速度附近选定该电容器C0的静电电容与发电线圈53的电感的值，就能够在该速度或其以上的高速时的速度下抑制过电流。前述技术构成的技术方案，提供用于提高由发电线圈所得到的发电效率的串联谐振电路。
其次，说明恒流电路713b的电路构成。将前述平滑电容器C1的正极(+)侧经由电阻R1连接在NPN型晶体管TR1的集电极(C)、NPN型晶体管TR2的基极(B)和电容器C2的正极(+)端子上。将前述平滑电容器C1的负极(-)侧连接在电容器C2的负极(-)端子、晶体管TR1的发射极(E)和电阻R2的一端上。将前述晶体管TR1的基极(B)与前述晶体管TR2的发射极(E)连接在电阻R2的另一端上。再者，作为前述恒流电路713b的输出端子，将一方的输出端子作为平滑电容器C1的正极(+)侧，将另一方的输出端子作为晶体管TR2的集电极(C)。
对这样构成的本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1以及其第2实施形态的前照灯电路71的作用，根据图1至图11、图15至图17，参照图18至图20进行说明。
图18是将在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯以及该第2实施形态的前照灯电路中采用的谐振型发电特性、与以往的非谐振型发电特性进行比较的发电特性图，横轴表示转速，纵轴表示电动势。
图19是展示使用在本发明的第1实施形态的自行车的前照灯上的第2实施形态的前照灯电路的各部分的电压波形的波形图，横轴表示时间，纵轴表示各部分的电压。
图20是用于说明本发明的第1实施形态的自行车的前照灯的有效线的图。
当自行车9移动车轮旋转，由分割配置在轮盘辐条91上的磁铁配列板33、33、...构成的转子3旋转时，在前述定子5的发电线圈53上，产生间歇性的感应电力(呈现为当前述转子3的磁铁配列板33位于并通过前述定子5的发电线圈53部分时就发电，当没有前述转子3的磁铁配列板33的部分通过前述定子5的发电线圈53部分时就不发电的状态)。
由于在本发明的自行车的前照灯1以及前照灯电路71中，是以用前述定子5的发电线圈53和由前述发电线圈53与前述电容器C0构成的谐振电路71，在前述自行车9的标准速度下进行串联谐振的方式构成的，因此由前述发电线圈53产生的感应电力，如图18的标号a所示的特性那样，从低速到标准速度急剧上升，当超过标准速度时，变为平稳的电动势。
与此相对，在以往的自行车的前照灯的情况下，正如众所周知的，如图18的标号b所示的那样，电动势与速度成比例地一直增加下去。
由这样的前述定子5的发电线圈53所感应出的电动势，通过二极管D1及电容器C0、二极管D2及平滑电容器C1的作用而被蓄积在平滑电容器C1上。该平滑电容器C1的两端电压V1呈现出如图19的标号V1所示那样的特性。
这样的平滑电容器C1的直流输出，如图19的标号V1所示，由于是具有很多波动的电压，因此从平滑电容器C1的两端的直流输出的(+)侧经由电阻R1提供给电容器C2的正极(+)端子、晶体管TR1的集电极(C)和晶体管TR2的基极(B)，并且，从晶体管TR1的发射极(E)、电容器C2的负极(-)端子和电阻R2的另一方的端子返回到平滑电容器C2的负极(-)侧。
然后，在直流输出中含有很多波动的电压V1，经由电阻R1而由小容量的电容器C2使积分相位延迟，通过将逆相位的波动电压V2(参照图19的标号V2)提供给晶体管TR2的基极(B)，来控制流经晶体管TR2的集电极(C)与发射极(E)之间的电流。
由于该电流控制是以与连接在晶体管TR2的集电极(C)上的串联连接的发光二级管73、73的两端的波动电压成逆相位的方式来控制电流的，因此流向串联的发光二级管73、73的电流I就如图19的标号I所示的那样大幅度地减轻了波动。另外，通过连接在晶体管TR2的发射极(E)与平滑电容器C1的负极(-)侧之间的电阻R2进行了负反馈(负回授)，可以预计能够进一步减轻波动。
当晶体管TR2的电流增加，在电阻R2的两端产生的电压V3达到晶体管TR1的截止电压或其以上时，由于电流流向晶体管TR1，通过电阻R1晶体管TR2的基电压(V3)下降，使晶体管TR2的电流减少，从而限制流向发光二级管73、73的电流，因此能够相对于过电流保护串联发光二级管73、73。
下面试着验证这样的本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1是否满足日本工业规格(JIS)的对自行车的前照灯所要求的规格。在该试验中所使用的试验装置，作为符合JIS C 9502的试验机器，使用了直流恒流电源、照度计。另外，从试验用直流恒流电源提供与从前照灯电路71提供给该自行车的前照灯1的发光二级管73、73的相同的电压、电流，并且，在图20所示的位置关系中用试验用照度计测定照度。即，在图20中，位置A在透镜的中心轴的延长线上，位置B至位置E在以位置A为基点分别偏离30(cm)的位置上，在该位置A至位置E上放置试验用照度计来测定照度。
其试验结果，当向发光二级管73通入25(mA)时，A点是135(cd)，B点是92.3(cd)，C点是119(cd)，D点是124(cd)，E点是121(cd)。这些B点至E点的平均照度是114(cd)。
另外，当向前述发光二级管73通入30(mA)时，A点是155(cd)，B点是104(cd)，C点是136(cd)，D点是141(cd)，E点是138(cd)。这些从B点至E点的平均照度是130(cd)。
再者，在上述位置A至位置E的位置关系中，在JIS中，A点为400(cd)或其以上，并且，B点至E点的平均值必须在100(cd)或其以上。因而，可知对于平均值来说是合格的。
另外，从自行车的前照灯1放射出来的光的颜色，在JIS中规定为白色或淡黄色光，必须与在JIS所给出的表的规格相符，而从本发明的第1实施形态的自行车的前照灯放射出来的光是白色，所以与该规格一致。
这样，根据本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1以及其第2实施形态的前照灯电路71，具有以下的优点。
(1)与以往的滚子式直流发电机相比，将发电机设为非接触式，因此能够没有摩擦阻力地发电，能够大幅度减轻行驶时的劳力。
(2)与以往的非谐振型的自行车的前照灯相比，通过串联地将电容器C0连接在发电线圈53上，能够在自行车9的标准行驶速度下串联谐振，从而本发明的自行车的前照灯能够得到增加50％的发电效果。
(3)通过按标准速度选定谐振频率的常数，能够与在自行车的过速度时压制发电电力的情况相对应地抑制电流，从而保护发光二级管73。
(4)由于将前述整流平滑电路，以发挥使电容器C1的容量增加那样的作用的方式构成，因此以大约1/10或其以下的容量就足够了，并且，由于设置了负反馈电路，因此能够设定电流的限制。
(5)根据前述自行车的前照灯1，通过用半球面状透镜来构成聚光透镜、并使之位于发光二级管的光轴上从而有效地聚集光，从而在自行车标准速度时，在前方5(m)的距离处在半径30(cm)的圆内，能够得到5(LX)或其以上的照度。
进而，根据本发明的自行车的前照灯，除了能够得到可充分地确认10(m)的距离处的10(cm)左右的物体的照度之外，通过对聚光透镜75的上部实施漫反射加工而构成漫反射板77，能够使前方很容易地确认自行车9的存在，在谋求交通事故的防止上很有效。
(6)在上述第1实施形态的自行车的前照灯1中，通过将前述定子5与外壳本体7分离，能够将前述外壳本体7安装在任意的位置，例如手柄位置等上。
图21是展示在本发明的第3实施形态的前照灯电路中，能够通过附加光检测传感器或手动开关来控制点亮和熄灭的电路结构的电路图。
在图21中，在前述整流平滑电路713的恒流电路713b上附加光检测传感器13及/或手动开关15。
即，在前述恒流电路713b中，在前述晶体管TR2的基极(B)与经由前述电阻R2而被连接着的前述晶体管TR1的发射极(E)之间，即在TR1的集电极(C)与发射极(E)之间，连接有光检测传感器13。由此，前述晶体管TR2根据由前述光检测传感器所检测到的检测信号进行开或关，由此而进行向前述发光二级管73、73提供或不提供电流的控制。
同样地，在前述恒流电路713b中，在前述晶体管TR2的基极(B)与经由前述电阻R2而被连接着的前述晶体管TR1的发射极(E)之间，即在TR1的集电极(C)与发射极(E)之间，连接有手动开关15，根据来自于前述手动开关的开或关信号来开或关前述晶体管TR2，由此而进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制。
进而，同样地，在前述恒流电路713b中，在前述晶体管TR2的基极(B)与经由前述电阻R2而被连接着的前述晶体管TR1的发射极(E)之间，即在TR1的集电极(C)与发射极(E)之间，串联连接或并联连接光检测传感器13和手动开关两者，根据前述光检测传感器以及手动开关的一方或双方的信号开或关控制前述晶体管TR2，进行向前述发光二级管73、73提供或不提供电流的控制。
根据这样的第3实施形态的前照灯电路，可以根据周围的明亮度自动地进行点亮、熄灭，另外，在想点亮、熄灭时可以通过手动开关15来控制开或关。由此，就没必要一概进行用于发电的操作。
图22是展示在本发明的第4实施形态的自行车的前照灯中，将磁铁配列板安装成环状的状态以及前照灯的安装状态的侧视图。
在该图22所示的第4实施形态中，对于与第1至第3实施形态相同的部件附加相同的标号来说明。
在本发明的第4实施形态的自行车的前照灯中，前述转子3，是在自行车9的旋转部的轮盘辐条91的圆周上，将前述磁铁配列板33如图22所示的那样配置成环状而成的部件。
在该情况下，在前述定子5的发电线圈53上，就会呈现为连续地产生感应电力的连续发电，根据本发明的第1实施形态的自行车的前照灯1以及第2实施形态的前照灯电路71，能够更可靠地平均化，前述发光二级管73、73便能够连续点亮。
图23是展示本发明的第5实施形态的自行车的前照灯的立体图。
在该图23中，在本发明的第5实施形态的自行车的前照灯1A中，将前述定子5与外壳本体7设成为一体构造。即，是将包括前述发电线圈53的定子5、前述前照灯电路71、前述发光二级管73、73、前述聚光透镜75和前述漫反射板77内置于外壳本体7内而一体化的构造。再者，标号7a是向自行车93a安装用的安装片。
根据这样的一体型的自行车的前照灯1A，通过将前述定子5与前述外壳本体7设成一体构造，能够安装在现有的自行车的前照灯位置上，所以替换很简单。
根据本发明，通过上述结构作用，与以往的滚子式直流发电机相比，由于将发电机设为非接触式，因此具有能够没有摩擦阻力地发电，并大幅度减轻行驶时的劳力的效果。
根据本发明，为了提高了发电效率而将电容器串联地连接在发电线圈上并使之串联谐振，由此，与以往的非谐振型的自行车的前照灯相比能够得到增加50％的发电效果。
根据本发明，通过按标准速度选定谐振频率的常数，从而具有能够抑制自行车的过速度时的电流、保护发光二级管的效果。
根据本发明，由于将恒流电路设成为能够增加电容器的静电电容的电路结构，因此具有即便包含很大的波动也能够可靠地使之平滑，并且能够设定电流的限制的一举两得的效果。
根据本发明，具有能够根据周围的明亮度自动地点亮或熄灭，或者，在想点亮或熄灭时通过简单的操作就能够进行点亮或熄灭的效果。
根据本发明，通过将透镜设为半球面状透镜，并使之位于各发光二级管的光轴上而有效地聚集光，从而在自行车标准速度时，就能够在规定的距离处的圆内得到规定的照度。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种自行车的前照灯，其特征在于，具备：
转子，该转子是在自行车旋转部的轮盘辐条的圆周上安装多个磁铁配列板而成的，其中该磁铁配列板是以N极S极相互交错的方式等间隔地呈扇形地配列有多个磁铁的、具有规定圆的一段圆弧部分的形状的磁铁配列板；
定子，具备由被固定在与该转子的磁铁配列板的磁极面相面对的位置上的铁心及线圈构成的发电线圈；以及
外壳本体，该外壳本体是与上述定子相分离或收容上述定子的一部分的外壳本体；
其中在上述壳体本体中，至少收纳有前照灯电路、由从前述前照灯电路提供的电力点亮的发光二级管、以及将前述发光二级管的光向自行车前面聚集而照射路面的聚光透镜，其中所述的前照灯电路是由谐振电路及直流电源电路构成的，该谐振电路是由前述定子的发电线圈及与该发电线圈串联连接的电容器构成的、按与前述各磁铁的规定的相对速度同步的频率谐振的谐振电路，该直流电源电路是可将从前述谐振电路的前述发电线圈取出的电力整流平滑然后输出的直流电源电路。
2.如权利要求1所述的自行车的前照灯，其特征在于，前述定子，是在自行车旋转部的轮盘辐条的圆周上将前述磁铁配列板呈环状地配置或分割状地配置而成的。
3.如权利要求1所述的自行车的前照灯，其特征在于，前述发光二级管采用至少具有2坎或其以上的光度的白色发光二级管；前述透镜设定成可在规定的距离处确保一定的照度的焦距。
4.如权利要求4所述的自行车的前照灯，其特征在于，使用多个前述发光二级管，前述透镜相对于各发光二级管分别配置半球面状透镜，前述各半球面状透镜被设成为，为了使光聚集在规定距离的规定圆内而得到规定的照度而计算出球面的R、直径φ以及厚度t，并且对前述透镜上部的平面板部分实施漫反射加工而构成漫反射板从而能够确认存在来自于前方的自行车的结构。
5.如权利要求1、2、3或4所述的自行车的前照灯，其特征在于，将包括前述发电线圈的定子、前述前照灯电路、前述发光二级管和前述聚光透镜内置于外壳本体内而使之一体化。
6.如权利要求1、2、3或4所述的自行车的前照灯，其特征在于，将前述前照灯电路、前述发光二级管和前述聚光透镜内置于前述外壳本体内，将包括前述发电线圈的定子分离地设在外壳本体的外部。
7.一种前照灯电路，其特征在于，具备：
谐振电路，该谐振电路是由前述定子的发电线圈以及与该发电线圈串联连接的电容器构成的、在使自行车以规定的标准速度行驶时按与前述定子的发电线圈和前述各磁铁的规定的相对速度同步的频率谐振的谐振电路；和
直流电源电路，该直流电源电路是能够对从前述谐振电路的前述发电线圈取出的电力进行倍电压整流而使之平滑并提供给前述发光二级管的直流电源电路。
8.如权利要求7所述的前照灯电路，其特征在于，前述整流平滑电路具备：将从前述谐振电路的前述发电线圈取出的电力用二极管整流并用平滑电容器使之平滑的直流变换电路；以及至少由两个晶体管、两个电阻以及电容器构成的、将来自于前述直流变换电路的直流电流变为一定电流值再提供给前述发光二级管的恒流电路。
9.如权利要求7所述的前照灯电路，其特征在于，在前述恒流电路上连接有光检测传感器及/或手动开关，并且，将前述恒流电路，设为根据由前述光检测传感器所检测到的检测信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制的电路结构；或者设为根据来自于前述手动开关的开、关信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制电路结构；或者设为根据前述光检测传感器以及手动开关的一方或双方的信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制电路结构。

Claims (9)

1.一种自行车的前照灯，其特征在于，具备有：
转子，该转子是在自行车旋转部的轮盘辐条的圆周上安装多个磁铁配列板而成的，其中该磁铁配列板是以N极S极相互交错的方式等间隔地呈扇形地配列有多个磁铁的、具有规定圆的一段圆弧部分的形状的磁铁配列板；
定子，具备由被固定在与该转子的磁铁配列板的磁极面相面对的位置上的铁心及线圈构成的发电线圈；以及
外壳本体，该外壳本体至少收纳前照灯电路、由从前述前照灯电路提供的电力点亮的发光二级管、以及将前述发光二级管的光向自行车前面聚集而照射路面的聚光透镜；其中所述的前照灯电路，是通过前述定子的发电线圈以及串联连接在该发电线圈上的电容器而按与前述各磁铁的规定的相对速度同步的频率谐振，并可将从该发电线圈取出的电力整流平滑然后输出的前照灯电路。
2.如权利要求1所述的自行车的前照灯，其特征在于，前述定子，是在自行车旋转部的轮盘辐条的圆周上将前述磁铁配列板呈环状地配置或分割状地配置而成的。
3.如权利要求1所述的自行车的前照灯，其特征在于，前述发光二级管采用至少具有2坎或其以上的光度的白色发光二级管；前述透镜设定成可在规定的距离处确保一定的照度的焦距。
4.如权利要求4所述的自行车的前照灯，其特征在于，使用多个前述发光二级管，前述透镜相对于各发光二级管分别配置半球面状透镜，前述各半球面状透镜被设成为，为了使光聚集在规定距离的规定圆内而得到规定的照度而计算出球面的R、直径φ以及厚度t，并且对前述透镜上部的平面板部分实施漫反射加工而构成漫反射板从而能够确认存在来自于前方的自行车的结构。
5.如权利要求1、2、3或4所述的自行车的前照灯，其特征在于，将包括前述发电线圈的定子、前述前照灯电路、前述发光二级管和前述聚光透镜内置于外壳本体内而使之一体化。
6.如权利要求1、2、3或4所述的自行车的前照灯，其特征在于，将前述前照灯电路、前述发光二级管和前述聚光透镜内置于前述外壳本体内，将包括前述发电线圈的定子分离地设在外壳本体的外部。
7.一种前照灯电路，其特征在于，具备：
谐振电路，该谐振电路是由前述定子的发电线圈以及与该发电线圈串联连接的电容器构成的、按与前述各磁铁的规定的相对速度同步的频率谐振的谐振电路；和
整流平滑电路，该整流平滑电路是能够将从前述谐振电路的前述发电线圈取出的电力整流平滑然后提供给前述发光二级管的整流平滑电路。
8.如权利要求7所述的前照灯电路，其特征在于，前述整流平滑电路具备：将从前述谐振电路的前述发电线圈取出的电力用二极管整流并用平滑电容器使之平滑的直流变换电路；以及至少由两个晶体管、两个电阻以及电容器构成的、将来自于前述直流变换电路的直流电流变为一定电流值再提供给前述发光二级管的恒流电路。
9.如权利要求7所述的前照灯电路，其特征在于，在前述恒流电路上连接有光检测传感器及/或手动开关，并且，将前述恒流电路，设为根据由前述光检测传感器所检测到的检测信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制的电路结构；或者设为根据来自于前述手动开关的开、关信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制电路结构；或者设为根据前述光检测传感器以及手动开关的一方或双方的信号进行向前述发光二级管提供或不提供电流的控制电路结构。
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