DE9206609U1 - Fahrrad-Beleuchtung - Google Patents

Description

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Bmchraibung Die Erfindung betrifft eine Fahrrad - Beleuchtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Stand dar Technik Es sind Fahrradbeleuchtungen bekannt die aus Akku .Scheinwerfer und Rücklicht bestehen und

am Fahrrad fest oder abnehmbar montiert sind.

Der Akku speist die Lampen mit der benötigten Energie. Dabei sinkt die Spannung über den Lampen allmählich ab. bis der Akku entladen ist.

Ist der Akku voll, kann die Spannung erheblich über der Nennspannung liegen. (Bei Bleiakku's z.B. 7.4V. Nennspannung 6V)

Zurzeit gelangen immer mehr Halogenlampen zum Einsatz. da sie mehr Licht abgeben als die herkömmlichen Glühlampen. Sie haben allerdings den Nachteil. daß bei Überschreitung der Nennspannung die Lampe zerstört werden kann. Dem hilft man ja bekanntlich ab. indem man eine Zenerdiode parallel zur Lampe schaltet. Damit wird die Spannung . die über der Nennspannung liegt. und der Lampe gefährlich werden könnte. von der Zenerdiode abgeleitet Somit wird aber ein Teil der Energie. die der Akku bei voller Ladung abgibt. einfach "verheizt".

Problam
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde. aus der variablen Spannung die der Akku haben kann. eine konstante Spannung über den Lampen zu erzeugen und gleichzeitig die Energie sparsam zu nutzen. Im weiteren wäre es sinnvoll sich möglichst viele Energiequellen nutzbar zu machen um ein möglichst offenes System zu erhalten.
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Erfindung

Diese Probleme können mit den in Anspruch 1 dargestellten Massnahmen gelöst werden. Vorteilhafte Wirkungen dar Erfindung

Die eingesetzten DC -DC Konverter(6).(8).können über einen großen Eingangsspannungsbereich eine genaue und konstante Ausgangsspannung erzielen. Durch den großen Eingangsspannungsbereich ist es möglich die unterschiedlichsten Energiequellen zu nutzen.

Die vorzügliche Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad der DC -DC Konverter(6).(8). d.h. die ganze Spannungswandlung der Schaltung(1) macht nur Sinn .

wenn damit auch ein besseres Ergebnis erzielt werden kann als mit den bekannten

Akku- Fahrrad -Beleuchtungen. Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Lampen auch wirklich mit ihrer Nennspannung betrieben

werden. womit auch die maximal zulässige Beleuchtungsstärke erzielt wird.

Ein weiterer Vorteil ist. daß der Akku nun über den ganzen Ladebereich genutzt werden kann. Zudem können Akku's mit einer von den Lampen unterschiedlichen Nennspannung eingesetzt werden. Nimmt man beispielsweise Akku's mit einer höheren Nennspannung . verkleinert sich der Entladestrom entsprechend . damit steigt die nutzbare Kapazität und die Lebensdauer verlängert sich.

WaHarbildugan dar Erfindung

Weiter eröffnet die Erfindung die Möglichkeit. wie in Anspruch 7 beschrieben . durch einfaches Umstecken einer Konfigurationsbrücke auf der Schaltung(1). die Ausgangsspannung zu bestimmen(6V oder 12V).

Gemäss Anspruch 5 lassen die DC - DC Konverter einen bestimmten max Strom zu. Wird dieser überschritten, schalten sie sich selber aus. z.B. hervorgerufen durch einen Kurzschluss in der Fahrradverkabelung oder wenn Lampen mit einer zu grossen Leistungsaufnahme angeschlossen werden. Damit werden Schaltung(1) und Akku (10) wirksam vor einer elektrischen Zerstörung geschützt

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Wie in Anspruch 6 beschrieben .ist der max zulässige Strom so gross bemessen . daß ohne weiteres ein Mehrfaches der gesetzlich vorgeschriebenen Leistung von 3W bei 6V erzielt werden kann. Gerade im Hinblick auf eine Förderung des umweltfreundlichen Fahrrades, wäre es wünschenswert .diese Werte anzupassen, da sie wirklich nur ein Minimum an Beleuchtung garantieren.

Weitere wesentliche Vorteile sind in den Ansprüchen 2,3 und 8 dargestellt Ist am Fahrrad ein Dynamo(2) vorhanden . kann dieser zugeschaltet werden. Liefert er zuwenig Energie. hilft der Akku(16) aus und füllt das Energiemanko auf. Liefert der Dynamo(2) mehr Energie als benötigt wird . lädt er mit dem Überschuss den Akku. Schaltet man die Lampen(5) mit dem Schalter S2(11) aus. kann der Dynamo auch am Tag zum Aufladen benutzt werden, beispielsweise bei einer Talfahrt oder starkem Rückenwind.
Die häufigste Lademöglichkeit ist zweifellos die Netzaufladung mittels eines handelsüblichen r4etzadapters(AC/DC)(3) und erfolgt über den DC - Eingang(13).

Eine dritte Lademöglichkeit könnte z.B. eine Solarzelle sein . wie dies in der Offenlegungsschrift DE 4015969 A1 beschrieben ist . wobei ebenfalls die Lampen(5) mit dem Schalter S2(11) ausgeschaltet sein müssten.
Die Reglerschaltung(7) überwacht den Ladevorgang und schaltet den Ladestrom aus sobald der Akku voll islGleichzeitig wird, wenn ein Ladestrom fliesst. dies mit der Ladekontrolle(17) sichtbar gemacht. Bei erreichen der Ladeschlussspannung erfolgt die Anzeige - MaxAkkuspannung(18). Ist der Akku fast leer wird dies mit Min.Akkuspannung(19) angezeigt Wird diese Warnung missachtet schaltet die Reglerschaltung(7) nach unterschreiten einer zweiten Schaltschwelle den DC-DC Konverterer (8) ab. Die Lampen(5) können somit nicht mehr betrieben werden . was den Akku vor einer Tiefentladung schützt (gemäss Anspruch 4).Die Schattschwelle ist dabei so gelegt. daß vom Zeitpunkt der Anzeige - Min.Akkuspannung(19) bis zum abschalten vom Abwärtswandler(8) noch genügend Zeit zur Verfugung steht einen Ort zu erreichen . wo der Akku(10) wieder aufgeladen werden kann. Es ist aussondern vorgesehen bei vorhandener Betriebsspannung dies mit der Betriebsbereitschaft(20) anzuzeigen.

Ist ein Dynamo vorhanden . gibt es nun noch die Möglichkeit den Akku(10) duch den Schalter S1 (9) von der SchaHung(1) zu trennen . dadurch wird der DC -DC Konverter (8) wieder freigegeben. Die Beleuchtungsstärke ist jetzt allerdings direkt vom Dynamo(2) abhängig. Gemäss Anspruch 9 ist vorgesehen die Schaltung(1) sowie den Akku in einem Gehäuse unterzubringen.

Das Gehäuse soll leicht demontierbar am Fahrrad - Rahmen befestigt werden . da zur Aufladung des Akku's(10) mit einem Netzadapter(3), das Gehäuse regelmassig vom Fahrrad getrennt werden muss.
Befestigungsmöglichkeit Halteplatte die .z.B. an den Befestigungspunkten welche für eine

Bidonhalterung am Fahrrad bereits vorhanden sind , festgeschraubt

wird. Auf diese Halteplatte kann nun das Gehäuse mittels im Handel

gebräuchlichen sog. KistenverschlüSen befestigt werden. Es ist vorgesehen diese KistenverschlüOe am Gehäuse festzunieten.

Die KistenverschlüBe können abschlieBbar sein. damit man das Gehäuse nicht nach jedem abstellen des Fahrrades mittragen muß.

Die elektrische Verbindung von Gehäuse zu den Lampen(5). Masse(4). gegebenenfalls

Dynamo(2) und Gleichspannungsquelle(3) erfolgt über einen Stecker(12).(13).(14).(15).welcher vorzugsweise mit Schraubklemmen ausgestattet ist Damit kann jedermann die gegebenenfalls schon vorhandene Verkabelung der Fahrrad - Beleuchtung auf einfache Weise anschlieBen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand des Blockschemas erläutert Die Schaltung(1) ist im Gehäuse bereits mit dem Akku(10) verbunden . durch einstecken

der Gerätebuchse in den Gehäusestecker sind die Masse des Fahrradrahmens(4) mit der Masse der SchaHungO 4). die Lampen(5) mit dem Ausgang(15). gegebenenfalls der Dynamo(2) mit dem

AC - Eingang(12) und gegebenenfalls die Gleichspannungsquelle(3) mit dem DC - Eingang(13)

verbunden.

Die Schaltung wird nach betätigen des Hauptschalters S1 (9) durch den Akku(10) mit Strom versorgt

und damit in betrieb gesetzt

Die Reglerschaltung(7) zeigt Betriebsbereitschaft (20) an. die LED leuchtet Die Akkuspannung die

über die Reglerschaltung(7) am Abwärtswandler(8) anliegt wird von diesem in die tiefere

Ausgangsspannung gewandelt. Sobald der Ausgangsschalter S2(11) betätigt wird ist der Ausgang

des Abwärtswandlers(e) frei und der Stromkreis ist geschlossen. die Lampen(5) brennen.

[Akku-Pluspol(IO). Regler(7). Abwärtswandler(8), Ausgangsschalter(11). Ausgang(15).

Lampen(5) und zurück über Masse(4) .Masse(14) zum Minuspol des Akku's(10)] Wird nun ein Dynamo(2) dazugeschaitet. liegt am AC - Eingang(12) Wechselspannung an. Der Gleichrichtern 6) erzeugt daraus Gleichspannung , welche nun am Eingang des Aufwärtswandlers(6) anliegt Dieser wandelt sie in eine Spannung die etwas höher als die Akkuspannung ist. somit kann ein Strom fliessen und addiert sich zum Akkustrom. Die Spannung am Ausgang des Aufwärtswandlers(6). richtet sich in erster Linie nach der Akkuspannung. diese zwingt ihr sozusagen den Wert auf. Mit zunehmendem Dynamostrom

steigt die Spannung am Ausgang des Aufwärtswandlers(8). der Akku(10) wird entlastet. d. h.

der Akkustrom sinkt Sobald der Dynamostrom ausreicht um die Lampen(5) zu treiben . steigt die

Spannung am Ausgang des Aufwärtswandlers(6) über die Akkuspannung an . Ist die Differenz

zwischen diesen Spannungen gross genug . fliesst ein Teilstrom des Dynamos(2) vom Ausgang des Abwärtswandlers(6) durch die Reglerechahung(7) zum Akku(10) und lädt ihn.

Die Reglerschaltung(7) zeigt dies mit der Ladekontrolle(17) an . Sobald der Stromkreis zu den Lampen(5) durch den Ausgangsscharter(11) unterbrochen wird. fliesst der ganze verfügbare Dynamostrom zum Akku(10). Wird anstelle des Dynamos(2) ein Netzadapter (3)oder eine andere Gleichspannungsquelle mit

dem Pluspol am DC- Eingang(13) und mit dem Minuspol an Masse(14)angeschlossen . ist die Funktion fast dieselbe. Der Unterschied liegt nur darin. daß der DC -Eingang(13) direkt zum Eingang des Aufwärtswandlers(6) führt. Ist der Akku aufgeladen . schaltet die Reglerschaltung(7) den Ladestrom automatisch ab und zeigt den Zustand MaxAkkuspannung(18) an. Sinkt die Akkuspannung unter einen bestimmten Schwellwert. zeigt dies die Reglerschartung(7) mit Min. Akkuspannung(19) an. Werden die Lampen trotzdem über einen bestimmten Zeitraum weiterbetrieben, unterschreitet die Akkuspannung irgendwann den tieferen zweiten Schwellwert und die Reglerschartung(7) schaltet den Abwärtswandler(8) ab, und schützt so den Akku vor einer Tiefentladung durch die Lampen(5).

Bezuo&zeichenliste Es zeigen: 1 Schaltung

2 Dynamo

3 Netzadapter oder andere Gleichspannungsquelle

4 Masse(Fahrradrahmen)

5 Lampen

&bgr; DC-DC Konverter. Aufwärtswandler

7 Reglerschaltung

8 DC-DC Konverter. Abwärtswandler

9 Hauptschalter. S1

10 Akku

11 Ausgangsschalter(Lampen),S2

12 AC- Eingang . 6V. Steckerkontakt

13 DC - Eingang. 5 - 24V. Stockerkontakt

14 Masse(Schahung). Stockerkontakt

15 Ausgang . Lampen . Stockerkontakt

16 Gleichrichter

17 Ladekontrolle. LED

18 Max. Akkuspannung . LED

19 Min. Akkuspannung . LED

20 Betriebsbereitschaft. LED

Claims (9)

1. Fahrrad - Beleuchtung .dadurch gekennzeichnet. daß in den Stromkreis zwischen Energiequellen (2).(3),(10) und Lampen(5) eine elektronische Schahung(1) eingebaut ist .die im Wesentlichen aus einem (oder mehreren) DC-DC Konvertern(6).(8) besteht welche aus einem grossen Eingangsspannungsbereich (der Schaitung(1)), eine den Lampen (5) entsprechende genaue und konstante Ausgangsspannung erzeugen.

2. Fahrrad - Beleuchtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß als Energiequelle

in erster Linie ein Akku (10) vorgesehen ist, welcher durch einen Dynamo (2) ergänzt werden kann.

3. Fahrrad - Beleuchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet. daß die Ausgestaltung derselben es ermöglicht den Akku durch den gegebenenfalls vorgesehenen Dynamo (2).einen Netzadapter (3)oder einer weiteren Gleichspannungsquelle (3) (z.B.Solarzelle) zu laden.wobei die Reglerschaltung (7) den Akku (10) vor Überladung schützt und die verschiedenen Ladezustände auch optisch anzeigt (17).(18).(19),(20).

4. Fahrrad - Beleuchtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.

dadurch gekennzeichnet. daß der Akku(10) vor einer Tiefentladung geschützt wird .indem bei

Unterschreiten einer bestimmten Spannung .der DC-DC Konverter(8) automatisch abgeschaltet

wird.

5.Fahrrad - Beleuchtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet daß der Ausgang der Schaltung (15) kurzschluBfest ist e.

Fahrrad - Beleuchtung nach einem oder meheren der vorangehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet. daß die maximale Leistungsabgabe an die Lampen(5) so bemessen ist .daß bei einer allfälligen Anpassung der gesetzlichen Vorschriften (6V/ 3W). an den heutigen Stand der Technik. auch stärkere Lampen (5)angeschloBen werden können.

7. Fahrrad - Beleuchtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet daß die Ausgangsspannung von 6VoIt auf 12VoIt umgeschaltet werden kann. e.

Fahrrad - Beleuchtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, daß der Akku (10) sowie die Lampen(5) über zwei einzelne Schalter (9),(11) von der Schattung getrennt werden können.

9. Fahrrad - Beleuchtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Schaltung(1) und Akku(10) in einem Gehäuse untergebracht sind . welches demontierbar vom Fahrrad ist und abgeschtoßen werden kann. und die elektrische Verbindung von Lampen(5).Masse(4) und gegebenenfalls Dynamo(2)sowie Solarzellen(3)zu Akku(10) und Schaltung (1 )über einen Stecker(12).(13).(14).(15) und die normale Verkabelung erfolgt.