自行车灯、发光组合件及自行车的制作方法

本实用新型大体上涉及自行车发光系统，且具体来说，涉及灯及用于此类灯的安装系统。

背景技术：

现有技术自行车发光系统通常利用可再充电的锂离子电池作为电源，锂离子电池通常操作于大约3.3与4.2伏特的直流(VDC)之间。一些现有技术自行车发光系统利用通用串行总线(USB)连接器系统以将电池再充电，此是因为经由USB连接器传导的5.0VDC足以通过省时方式对锂离子电池充电。现有技术自行车发光系统可包含可直接插入到电源中的公USB连接器部分或可从电力电缆接纳公USB连接器的母USB连接器部分。

随着强大且有效的发光二极管(LED)的出现，有可能产生利用集成锂离子电池的高功率自行车灯，借此提供紧凑且强大的光源。可减小来自锂离子电池的电压以便使自行车发光系统中的LED的寿命最大化。

可通过数个不同方法中的任何者将自行车发光系统安装到自行车。转让给本实用新型的申请人的第14/186,941号美国专利申请案为此类安装系统的一个实例。

技术实现要素：

本实用新型提供一种自行车灯，其包括外壳、电子组合件、安装突片及固持构件。所述外壳界定空腔且具有第一及第二端。所述电子组合件被接纳于所述空腔内且包含具有第一端及第二端的PC板。多个LED安装到所述PC板，且多个电子迹线安置于所述PC板第二端处。所述安装突片在所述第二端处附接到所述PC板且突出到所述外壳第二端外。所述固持构件从所述外壳第二端突出。在一个实施例中，所述安装突片包括USB连接器系统的公部分。

在本实用新型的一个实施例中，与所述印刷电路板对置的所述安装突片的表面界定键系统的母部分。

在本实用新型的另一个实施例中，所述固持构件包括弹性罩，其由弹性聚合物形成且包含：顶壁；两个横向侧壁，其在一个端处连接到所述外壳第二端；及终端侧壁，其从所述顶壁垂直地突出且在与所述外壳第二端对置的端处连接到所述横向侧壁。

在本实用新型的一个实施例中，朝向固持突片定向的所述终端侧壁的表面界定凹口，且所述固持构件经设定大小使得所述安装突片的一部分由所述凹口接纳且所述固持构件处于拉力下，且其中当所述安装突片由所述凹口接纳时所述顶壁覆盖所述印刷电路板及电子迹线。

在本实用新型的另一个实施例中，可再充电的电源安装到所述电子组合件且经安置成与所述LED及所述电子迹线中的至少一者进行电子通信。

在本实用新型的一个实施例中，所述电子组合件包含微控制器及四条迹线：电力电路迹线、接地电路迹线、第一数据电路迹线及第二数据电路迹线，且所述微控制器监测与所述接地电路迹线比较的所述第一及第二数据电路迹线中的一者以经由所述电力电路迹线输出电力。

在本实用新型的另一个实施例中，所述微控制器可操作地连接到所述第一数据电路迹线、所述接地电路迹线及切换式调节器子电路，使得在从所述第一数据电路迹线接收到的电力匹配从所述接地电路迹线接收到的电压时，所述切换式调节器子电路经由所述电力电路迹线发射在2.9与3.3伏特之间的电力。

在本实用新型的一个实施例中，所述微控制器可操作地连接到所述第二数据电路迹线、所述接地电路迹线及切换式调节器子电路，使得在从所述第二数据电路迹线接收到的电力匹配从所述接地电路迹线接收到的电压时，所述切换式调节器子电路经由所述电力电路迹线发射在1.9伏特与2.5伏特之间的电力。

在本实用新型的一个实施例中，电子器件包含四条电子迹线：电力电路迹线、接地电路迹线、第一数据电路迹线及第二数据电路迹线。微控制器可以可操作地连接到所述接地电路迹线、切换式调节器子电路及所述第一或第二数据电路迹线中的一者使得所述切换式调节器子电路经由所述电力电路迹线选择性地发射电力。

根据本实用新型的另一方面，提供一种发光组合件，其包括自行车灯及安装组合件。所述灯包含具有第一及第二端的外壳、包含多个LED所安装到的PC板的电子组合件及从所述外壳第二端突出的固持构件。所述安装组合件包含界定经设定大小以接纳所述安装突片的狭槽的主体。所述灯及安装组合件经配置使得所述固持构件的至少一部分环绕所述安装组合件主体的外表面且将所述安装突片固定于所述狭槽内。

在本实用新型的一个实施例中，所述安装突片包含键系统的公或母部分中的一者，且所述键系统的所述公或母部分中的另一者安置于所述安装狭槽内。

优选地，所述狭槽被界定于所述主体中以便完全穿过第一及第二开口之间的所述主体，且所述键系统经配置使得所述安装突片仅可接纳于所述第一开口中。

在本实用新型的另一个实施例中，所述安装组合件为USB连接器系统的母部分，固持突片及所述安装组合件各自包含电力电路迹线、第一数据电路迹线、第二数据电路迹线及接地电路迹线，所述安装组合件电连接到配件灯，且所述母USB连接器系统将所述第一或所述第二数据电路迹线中的一者连接到所述接地电路迹线以将电源选择性地供应到所述配件灯。

根据本实用新型的另一方面，提供一种自行车，其包含由前轮及后轮支撑的车架、前叉及转向组合件。所述前叉包含可旋转地接纳于所述车架的头管内的转向管，且至少一个环形间隔件可以围绕所述转向管周向地安置且轴向地介入所述头管及所述转向组合件。

自行车灯包含具有第一及第二端的外壳、从所述外壳第二端突出的安装突片及从所述外壳第二端突出的固持构件。安装组合件将所述自行车灯耦合到所述车架，且包含界定经设定大小以接纳所述安装突片的狭槽的主体。所述安装组合件包含可逆地将所述自行车灯安装到所述自行车车架的连接器。

在一个实施例中，所述连接器包括从所述安装组合件的所述主体突出的一对臂。所述臂大体上垂直于所述安装狭槽的定向从所述主体突出，且一对倒钩在与所述主体对置的末端处从每一臂突出。在此实施例中，至少一个环形间隔件的外表面界定经塑形以互补于固持倒钩的一对凹槽，使得安装组合件可在间隔件处可逆地安装到自行车。

通过考虑详细描述及附图，本实用新型的其它方面将变得明显。

附图说明

图1展示根据本实用新型的自行车灯的局部分解图；

图2展示图1的自行车灯的剖面侧视图；

图3展示图1的自行车灯的顶部透视图；

图4展示图1的自行车灯的底部透视图；

图5展示根据本实用新型的自行车灯及安装组合件的分解图；

图6展示图5的安装组合件的俯视图；

图7展示包含图5的自行车灯及自行车灯安装组合件的自行车的正视图；

图7A展示图5到7中所展示的安装组合件的替代实施例；

图7B展示图5到7中所展示的安装组合件的替代实施例；

图7C展示图5到7中所展示的安装组合件的替代实施例；

图8到13展示根据本实用新型的用于自行车灯的电路的示意图。

具体实施方式

图1到5根据本实用新型的方面说明自行车灯100。自行车灯100包含外壳105、电子组合件110及固持构件。外壳105界定空腔107且具有第一端112及第二端114。电子组合件110包含至少一个发光二极管(LED)125、开关130及微控制器135所安装到的至少一个印刷电路板(PCB)120。PCB具有第一端140及第二端145。如图2到4中最佳所见，PCB第二端145突出到外壳第二端114外。参看图2，电源容纳于PCB 115下方。在所说明的实施例中，电源为棱柱形锂离子电池150。如下文将更加详细地描述，PCB第二端包含多个电气迹线。

如图2到5中所展示，安装突片附接到PCB 120，或优选地被直接模制于PCB 120的一个表面。在所说明的实施例中，安装突片包括遵守USB 1.0要求的USB连接器系统的公部分155(即，安装突片为12mm宽、2.6mm厚、至少9mm长且包含图3中所展示的四条电气迹线：电力电路迹线160、第一数据电路迹线165、第二数据电路迹线170及接地电路迹线175)。凹部157被界定于公USB连接器部分155的背侧上且经设定大小以接纳安置于标准USB连接器系统的母部分上的片簧。

PCB 120及电池被接纳于外壳105内。外壳105可由塑料形成且包覆模制有由弹性聚合物材料(例如热塑性橡胶或硅酮)形成的盖180。在图1到5中所展示的实施例中，固持构件为由与盖180相同的弹性聚合物形成的弹性罩185。参看图1到4，罩185包含顶壁190、两个横向侧壁195及终端侧壁200。横向侧壁195及终端侧壁200各自连接到顶壁190，使得弹性罩185覆盖安装突片。如图2及4中所展示，终端侧壁的表面界定凹口205，且罩185经配置使得罩可向后折叠到其本身以暴露公USB连接器部分155，或替代地，罩185可被折叠于公USB连接器部分155上，且凹口205接纳公USB连接器部分155的一部分使得罩185处于拉力下。此配置防止罩185无意地向后折叠。所属领域的一般技术人员应认识到，在不背离所主张的实用新型的范围的情况下，罩185可由弹性材料的环取代。

通过焊接或机械连接器将PCB 120连接到电池150，且PCB 120通过空腔107插入于外壳105中。通过粘合剂、超声波焊接或所属领域中已知的任何其它方法将透镜210固定到外壳105。如图1中所描绘的实施例中所展示，透镜210下方的挡板215将一些电子组件挡在视线外。优选地，柔性按钮222被包覆模制于透镜上。替代地，按钮可经模制作为盖180的部件。

参看图5及6，本实用新型还提供经配置以结合自行车灯100使用的安装组合件220。安装组合件220包含主体225及连接器。主体界定经设定大小以接纳安装突片的狭槽235，且主体225经配置使得固持构件的至少一部分环绕主体225的外表面240且将安装突片安装于狭槽235内。在所说明的实施例中，狭槽235为USB连接器系统的母部分。参看图5到7中所展示的实施例，通过向后折叠罩185且将公USB连接器部分155插入于安装组合件220中的狭槽235中将灯安装于安装组合件220内。在公USB连接器部分155被接纳于狭槽235内之后，罩185经稍微拉伸以允许凹口205接纳公USB连接器部分155的一部分，且侧壁190、195及200环绕安装组合件220的主体的外表面，如图7中所展示。

在图5到7中所展示的实施例中，连接器包括一对臂245，其垂直于狭槽235的定向而从主体225突出。如下文将更加详细的描述，每一臂245包含固持倒钩250以有助于安装组合件220到自行车1000的连接。在图7A及7B中所展示的替代实施例中，连接器包括带255，其具有允许连接到附件(例如，腿)(如图7A中所展示)或任何数目个物体(例如，头盔)(如图7B中所展示)的粘扣紧固件。替代地，连接器可包括材料的弹性长度，其可环绕自行车的管状结构，且具有明显边缘265的肩状物260可固定自由材料270的环(如图7C中所展示)。

如图5及6中最佳展示，狭槽235被界定于主体225中以便完全穿过主体220。在此实施例中，狭槽235在安装了公USB连接器部分155中时为自净化的以便防止可以其它方式发生于盲接收器中的碎片的积累。为避免意外地将公USB连接器部分155插入于安装组合件220的错误侧中的可能性，在公USB连接器部分155上及狭槽235两者中都包含键特征系统。在图4到6中所展示的实施例中，母键特征275被定位于电力电路迹线160下方的公USB连接器部分155的背侧上。对应公键特征280被定位于狭槽235中。公键特征280防止在取决于灯100上的母键特征275的配置的一个方向上安装灯。在图5中所展示的实施例中，主体225的外侧表面的形状匹配罩185的内侧形状，因此在特定方向上安装有助于灯100与安装组合件220之间的更强连接。

图7根据本实用新型展示自行车1000。自行车包含由前轮及后轮(未展示)支撑的车架1005及由前轮支撑的前叉1010。前叉1010包含可由车架1005旋转地接纳的转向管1015，且转向组合件1025连接于转向管1015的纵端处。为允许在叉1010上垂直调整转向组合件1025，至少一个且优选地一系列环形间隔件1030被放置于转向组合件1025与车架1005之间。通过移除一或多个间隔件1030，可降低转向组合件1025。圆锥形间隔件1035使间隔件1030适应车架1005的较大直径。

在图5到7中所展示的实施例中，通过使用取代传统头戴式间隔件1030中的一者而安装的经修改间隔件1040将灯100附接到自行车1000。可包含一或多个额外传统间隔件1030用于高度调整。经修改间隔件1040的外表面经配置以可逆地接纳安装组合件的连接器。在图5到7中所展示的优选实施例中，经修改间隔件1040的外表面界定经塑形以互补于固持倒钩250的一对凹槽1045。在所说明的实施例中，凹槽1045被界定成与自行车的中心线成90及270度。臂245环绕在经修改间隔件1040的前半部周围，且固持倒钩250啮合凹槽1045。安装组合件可由塑料或允许臂245足够弯曲以扣紧于经修改间隔件1040上的任何材料构成。此弯曲还允许安装组合件220在碰撞或可对灯100造成影响的其它事件期间从经修改间隔件1040释放。

尽管上文描述自行车灯100并在图5到7中将其展示为被安装到自行车1000的前部的头灯，但自行车灯100同样也可作为具有替代连接器(例如上文结合图7B及7C所描述的替代连接器)的尾灯而良好地工作。对于头灯与尾灯两者，也可运用传统的安装方法将灯安装到手把、座杆、头盔或服装。

图8到13展示自行车灯100的各种实施例的示意图，其包含用于通过公USB连接器部分155上的电力电路迹线160供应电力的电子电路及固件。自行车灯100可将电力提供到辅助发光系统以在次级配件灯中无需冗余电池、PCB、开关及微控制器的成本及复杂性的情况下增加自行车及骑车人的照明。这使得有可能将配件灯简化到由唯一一个USB接收器端口及一或多个LED组成的简单电路。当自行车灯100被移除时，未通电的配件灯变得足够持久耐用以在恶劣的环境中继续使用，从而允许用于(例如)经受家电清洗的衣服的应用中。

因为LED操作于低于3.3到4.2V的锂离子电池范围的电压下，所以直接从USB突片对LED供电需要主灯以在USB突片上的正迹线处提供下降(经调节)的电力。挑战进一步增加，此是因为头灯与尾灯两者共享相同的机械设计，从而有可能将头灯安装于后配件灯中。此为有问题的，因为红色LED操作于大约1.9V与大约2.5V之间，且白色LED操作于大约2.9V与大约3.3V之间。因此，将具有白色LED的自行车灯100连接到使用红色LED的后配件灯会将在大约2.9V与大约3.3V之间的电压供应到配件灯，从而显著地缩短红色LED的寿命。

本实用新型的自行车灯100通过新颖的电路设计避免此情景。USB标准要求组合电力电路USB+与第一数据电路D-、第二数据电路D+的四电路系统。全部三个电路共享共同接地USB-。参看图3及8到13，电力电路USB+与电力电路迹线160对应，第一数据电路D-与第一数据电路迹线165对应，第二数据电路与第二数据电路迹线170对应，且接地电路USB-与接地电路迹线175对应。对于依赖于用于电池充电的USB的许多产品，未使用数据电路。所提出的实用新型利用未使用的D+及D-电路以消除头灯与后配件灯之间的交叉连接的可能性。

在图8中所展示的尾灯电路的情况中，微控制器MCU监测USB突片上的D+迹线且比较D+电压与负电池终端(BATT-)。经由MCU内部或PCB外部的上拉电阻器实现此。在正常操作(图8)期间，D+迹线未处于与BATT-相同的电压下。当用户按压开关时，MCU操作内部红色LED。多个LED通道允许各种操作模式。MCU经由MOSFET(MF1、MF2…)独立地操作每一LED通道，MOSFET(MF1、MF2…)随着电压驱动开关而操作。线圈(AKA电感器或扼流圈)将3.3到4.2V的电池电压降低到2.5V，2.5V对红色LED为安全的。

图9展示经由灯中的USB突片及配件灯中的经修改USB插座连接到后配件灯的尾灯电路。经修改USB插座将D+信号迹线连接到USB-共同接地。当连接时，此插座将D+信号连接到灯内的BATT-。当MCU检测到D+现匹配BATT-的接地电压时，MCU将信号发送到切换式调节器子电路(SR1)，切换式调节器子电路(SR1)控制经调节的2.5V电力的电流经由USB+迹线从灯流出。此电力经由USB连接被转移到后配件灯。因为电压经由线圈调节到2.5V且经由SR1限制电流，所以可在配件灯电路中无额外组件的情况下安全地操作后配件灯中的红色LED。

图10展示头灯内的电路。因为白色LED操作于高于红色LED的电压下，所以线圈现与用于尾灯中的红色LED的2.3V相对将电池电压下降到小于3.1V。其它主差异是，头灯MCU监测USB突片上的D-迹线，而非D+迹线。

图11展示经由USB连接连接到前配件灯的头灯。与后配件灯不同，前配件中的经修改USB插座将D-信号连接到USB-。当头灯连接到前配件灯时，MCU检测到D-现匹配BATT-的接地电压且将信号发送到SR1以允许电力经由USB+流动到配件灯。在无需任何额外组件的情况下，此有限电流及经调节的3.1V电力对前配件灯中的白色LED为安全的。

图12展示连接到后配件灯的头灯。3.1V的电力流动到后配件灯中的红色LED将迅速地使红色LED损坏。然而，因为头灯MCU正监测D-电路，且后配件灯正将D+连接到USB-，所以MCU不激活SR1，且没有电力流到后配件灯，从而防止红色LED受损。

图13展示连接到用于对内部锂离子电池充电的常规USB插座的头灯或尾灯。USB端口可被发现于个人计算机或用于对便携式装置(例如，移动电话)充电的交流(AC)电力供应器中。USB标准要求这些装置在USB+迹线处供应5.0V直流(DC)电力。5.0VDC适于在充电期间直接供应到锂离子电池，所以不需要线圈。单独的切换式调节器子电路(SR2)控制流向电池的电流。MCU基于电池处的电压控制电流，从而当电池电压达到大约4.2V时切断电流。多数充电逻辑在电池电压较低时允许较高的电流流过，因此当电池达到完全充电的80到90％时减小电流。

尽管已依据某些优选实施例描述前述系统及方法，但所属领域的一般技术人员将从本文中的本实用新型明白其它实施例。另外，鉴于本文中的实用新型，技术人员将明白其它组合、省略、替代及修改。虽然已描述本实用新型的某些实施例，但这些实施例已仅通过实例呈现，且并不希望限制本实用新型的范围。事实上，可在不背离本实用新型的精神的情况下，以多种其它形式体现本文中所描述的新颖的方法及系统。因此，鉴于本文的本实用新型，技术人员将明白其它组合、省略、替代及修改。