自転車の照明

自転車用ライトは自転車に取り付けられた照明で、その主な目的は、反射板とともに、周囲の明るさが不十分な状況で他の道路利用者から自転車とそのライダーの視認性を向上させることです。2 番目の目的は、キャッツアイや交通標識などの反射材を照らすことです。3 番目の目的は、ライダーが前方の道を確認できるように道路を照らすことです。後者の目的を果たすには、はるかに大きな光束と、したがってより多くの電力が必要です。

多くの管轄区域では、夜間に自転車に乗る場合、他の車両と同様に、通常は前方に白色ライト、後方に赤色ライトを 1 つ以上取り付けることが義務付けられています。

最も初期の自転車用ランプは石油燃料で、1876年に普通車（ハイバイク）とソリッドタイヤの三輪車用に製造が開始されました。1896年からは自転車用のアセチレンガス照明が導入され始め、その後1899年には自動車用のアセチレンガスランプが普及しました。カーバイドランプは、カルシウムカーバイドと水を混合して生成されたアセチレンガスで作動しました。非常に明るい光で、人工日光と呼ばれることもありましたが、ランプは定期的なメンテナンスが必要でした。^[1]

1888年という早い時期から、電動自転車ランプが製造されていましたが、1898年まで実用的な提案にはなりませんでした。それらは白熱電球と鉛蓄電池またはダイナモで構成されていました。鉛蓄電池は乾電池に置き換えられ、後にアルカリ電池に置き換えられました。ダイナモは効率と信頼性が向上し、最近では例えばホイールハブに組み込まれるようになりました。プラスチックの成形技術も向上し、レンズ 光学系が改善され、コストが削減されました。白熱電球は最初にハロゲンランプに置き換えられ、後に発光ダイオード(LED) に置き換えられました。

これらのライトはもともとオフロードでの使用を目的として設計されており、オフロードではほぼ普遍的でしたが、充電式ハロゲンライトは通勤サイクリストの間で人気を博しました。

ほとんどのハロゲン充電式システムで使用されるライトは安価で明るいものの、かなり単純でした。円錐状の光を投射するものでした (ビームの幅が広いものと狭いもののオプションがありました)。これはオフロードでの使用には適していますが、対向車の目を眩ませる可能性があるため、道路での使用には理想的ではありません。これが、ハロゲン ライトが一部の管轄区域で法的要件を満たさない理由です。

多くのシステムでは、標準的な市販のプリフォーカス光学系が使用されており、幅広い出力とビーム幅の組み合わせが可能です。ほとんどのシステムでは、異なるランプを同時に接続できます。たとえば、オフロード走行用のワイドビームとナロービーム、ロード走行用の高出力ビームと低出力ビームなどです。

高輝度放電（HID）ライトは、LEDが広く採用される前は、フィラメント電球よりも明るく効率的な代替品でした。^[要出典] ハロゲンシステムと同様に、主にオフロードでの使用を目的として設計されており、回転対称のビームにより上向きと下向きに同じ量の光を放ちます。HIDランプは繰り返しの衝撃で損傷しやすく、シャットダウン後すぐに再点灯しない場合がよくありました。同様に、バッテリーレベルが低下しすぎると、ランプは暗くなるのではなくシャットダウンします。しかし、多くのライダーがライトをオンにして走行中は点灯したままにしておくため、ハロゲンよりもバッテリー寿命が長いため、これらの問題は解消される傾向があります。

キセノンストロボは自転車の照明における革新的な技術で、以前は工業用途で一般的でした。LED よりも明るく、リアライトとして使用されることもありました。

充電式または 使い捨ての電池は、電動自転車のライトに電力を供給するためによく使用されます。電池が不要な場合は、マグネトが使用されます。自転車業界では、整流子がないにもかかわらず、この装置はダイナモと呼ばれます。詳細については、「ダイナモ システム」のセクションを参照してください。

3 ボルト: 通常は 2 本の AA または C/D セル電池で供給されます。

6 ボルト: 単三電池 4 本または鉛蓄電池が使用される場合もあります。ボトルダイナモまたはハブダイナモから電源が供給される場合もあります。

9ボルト: PP3バッテリーで供給される場合もある

12 ボルト: 主に密閉型 鉛蓄電池によって供給されます。この電圧の主な利点は、携帯電話のバッテリーを充電できるなど、電気システムの汎用性ですが、5 ボルト USB もこの目的に使用されます。また、電動エアコンプレッサーでタイヤに空気を入れることもできます。12 ボルトのダイナモもいくつかありますが、ワット定格は中～高ワットの用途にはパワー不足です。

現在市場に出回っている自転車用ライトは、最も安価なものから最も高価なものまで、ほぼすべてLEDをベースにしています。^[2]

国連の道路交通に関する国際ウィーン条約（1968年）では、自転車は車両とみなされます。条約第44条では、「国際交通におけるエンジンのない自転車は、（c）後部に赤色反射装置を備え、自転車の前方に白色または選択的黄色ライト、後方に赤色ライトを点灯できる装置を備えなければならない」と規定されています。フランスなど一部の国では、法的に準拠した照明システムを装備していない自転車を販売することさえ違法となる場合があります。ただし、すべての国が自転車利用者にこの要件を課しているわけではありません。

多くの管轄区域では、販売時点で自転車に反射板を取り付けることを義務付けています。米国では、これは消費者製品安全委員会によって規制されています。CPSC準拠の反射板（他の市場でも一般的に取り付けられています）には、30°の角度で配置された3つの再帰反射パネルがあります。この規格では、自転車の前面に前向きの白い反射板、各車輪に横向きの白い反射板、後部に取り付けられた赤い反射板、各ペダルの前後に取り付けられた黄色い反射板が義務付けられています。これを、反射板のみを使用した夜間のサイクリングを推奨するものと解釈する人もいます。

多くの管轄区域では、夜間にヘッドライトとリアライトまたはリフレクターの使用が義務付けられています。ほとんどのヨーロッパ諸国と米国の一部の州では、夜間にフロントライトとリアライトの点灯が義務付けられていますが、リアのみにリフレクターの装着が許可されている州もあります。管轄区域によっては、光の出力とランプおよびリフレクター レンズのサイズに関する要件が課せられており、第三者が定義した標準への準拠が義務付けられているものや、照明装置が見える最小距離を規定しているものもあります。ドイツやオランダなどの管轄区域では、点滅する赤色のテールライトは違法ですが、他の管轄区域では許可されています。

英国では、自転車のライトに関する規制は、1989年の道路車両照明規制^[3]とその後の改正で定められており、高速道路法^[4]にまとめられています。 規制では、白色の前照灯、赤色の後照灯、赤色の後部反射板、および両ペダルの前部と後部に琥珀色/黄色のペダル反射板を設置することが義務付けられています。反射板はBS 6102/2または同等の欧州規格に準拠している必要があります。ライトの状況はより複雑です。

• 定常モードのライトは、BS 6102/3 または同等の欧州規格に準拠している場合にのみ承認済みとみなされます。
• 定常モードのないライトは、1 分間に60 回から 240 回の一定速度で点滅し、光度が 4カンデラ以上の場合にのみ承認済みとみなされます。

市販されている LED ライトの大半は、BS 6102/3 に準拠していない定常モードを備えているため、英国での使用は承認されていません。ただし、正しい色で、他の道路利用者を眩惑せず、点滅する場合は 1 分間に 60 回から 240 回の一定速度で点滅することを条件に、追加のライトを取り付けることは合法です。

LAB（米国）やCTC（英国）^[5]などの全国自転車団体は照明に関する情報源となっている。

夜間走行時のライトの使用は、明るい市街地であっても、基本的な安全対策として当局によって一般的に推奨または義務付けられています。^{[6] [7] [8] [9] [これは？ ]}衝突とライト未使用の間に相関関係^{[明確化が必要]}があることが示されています^[10]。^{[不適切な統合？ ] [11]}

オランダやスカンジナビア諸国など、自転車が通勤や短距離の移動に広く使用されている国では、当局によって自転車の前方および後方照明の規制が厳しく施行されています。^[12] しかし、2013年の研究^[13]では、 照明規制の違いが自転車事故率にほとんど影響を与えないことが示されており、自転車照明の安全上の利点に関する研究が不足していることが指摘されています。

白色LEDには、数ルーメンの出力から、照明のない道での高速走行に適した、自動車のヘッドライトと同程度の光量を生成する高出力ユニットまでさまざまな出力のものがあります。

LED システムには、LED を暗くしたり、点滅ライトを点灯したりするオプションが含まれていることがよくあります。

安価なバッテリー ライトは、たまに使う場合には良い選択肢であり、通常は法的要件を満たしています。ただし、定期的に自転車通勤する人にとっては、充電式セルを使用する方がコスト効率が良いでしょう。一部のヘッドランプは、USB ポートから充電できるリチウムイオン充電式バッテリー パックを使用しています。

懐中電灯は自転車用に特別に設計されたものではないが、有効な代替手段である。自転車のハンドルバーにロックブロックなどのさまざまな取り付け器具で固定できる。汎用懐中電灯の円形の照明パターンは、道路を照らし、対向車に過度のグレアを与えないように適切に形作られた自転車のヘッドライトのビームより劣る。^[要出典]

ほとんどの LED ライトは、点滅モードまたは点灯モードで動作します。一部の LED ライトには複数の LED バンクがあり、点滅と点灯の両方を同時に行うことができます。これは、点滅ライトを 1 つと点灯ライトを 1 つにすることでも実現できます。

多くの国では、LEDフラッシャーはリアライトの標準です。ドイツやオランダなどでは、点滅ライトは法律で禁止されています。英国では、ライトが現在の道路車両照明規制の要件に準拠している限り、点滅LED（フロントとリア）は2005年10月から合法です。^[14] 多くのベンダーはEU準拠を主張していますが、これはEU全体で一貫した安全性や法的価値を提供していません。

リア LED の最も一般的な電源は、アルカリ電池と充電式電池のセットです。どちらの場合も、電池が切れるとすぐに消耗する傾向があります。そのため、走行中に電池が切れた場合に備えて、リア ライトを 2 つ用意しておくのがよい方法であると広く考えられています。

低電力ライトは、主に被視認性や緊急時のバックアップ用として使用され、リア ライトの主な選択肢です。リア マーカー LED ランプは、コイン サイズの使い捨てセルで作動する場合があります。

一部の高級リアライトには方向指示器とブレーキライトの機能が組み込まれており、無線周波数を介してハンドルバーコントロールで切り替えられます。

2005 年に自己放電の少ない NiMH バッテリー(LSD-NiMH)が導入されたことで、充電式のAAおよびAAAサイズのバッテリーがLED自転車ライトの電源としてより実用的になりました。以前は、 NiCADおよびNiMHバッテリーの自己放電効果により、使用していない場合でも、数週間または数か月でバッテリーが消耗していました。これは、低電力 LED ライトや、自転車ライトをたまにしか使用しないユーザーにとって特に問題でした。LSD-NiMH バッテリーは自己放電効果を大幅に低減し、バッテリーの充電を 1 年以上維持できるようになりました。

より高出力のライトには、12V VRLA バッテリーの外部バッテリー パックが必要になることがよくあります。これらのバッテリー パックは通常、フレームの上部チューブにストラップで固定するか、ウォーター ボトル ケージに収まる形状で提供されるか、バスケットに配置できます。ケーブルでバッテリー パックをライトに接続します。バッテリー電源 (特に 12 ボルト) のもう 1 つの利点は、照明以外のコンポーネントに電力を供給できることです。また、1 つのバッテリーからすべてに電力を供給できます (12 ボルトで安全に動作する場合)。ただし、電気システムの複雑さによっては、接続による配線のスパゲッティが障害になることがあります。

一方、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池は、従来の電池に比べて容量が大きく、軽量であることから、自転車に乗る人の間で人気が高まっています。具体的には、18650 電池は電気自動車メーカーに人気があり (同じ理由から)、ノートパソコンや懐中電灯によく使用されています。

ダイナモシステムはバッテリーを必要とせず、自転車に恒久的に取り付けることもできます。

自転車のダイナモは実際には磁石発電機であり、交流電流を生成します。

主なタイプは3つあります。

• ハブダイナモは前輪または後輪のハブに組み込まれています。これらは通常、3 つのタイプの中で最も信頼性が高く、最も効率的です。
• ボトルダイナモ（またはサイドウォールダイナモ）はシートステーまたはフォークに取り付けられ、タイヤのサイドウォールに接触する小さなホイールによって回転します。これらはハブダイナモよりも簡単に後付けできますが、特に濡れた状態では滑りやすくなります。
• ボトムブラケットダイナモはボトムブラケットの後ろのチェーンステーの間に取り付けられており、タイヤの中央にローラーが当たって動力を得ます。これらはタイヤのサイド ウォールを摩耗させたり滑らせたりすることはありませんが、道路からの土や水しぶきにさらされます。^[15]

他のタイプのダイナモも存在しますが、あまり一般的ではありません。たとえば、フォークに取り付けられ、ホイールのスポークによって駆動されるダイナモがあります。

ダイナモの出力は一般的に約3Wに制限されていますが、最高の12Vハブダイナモは6Wの高速出力を生成できます^[16]ボトルダイナモは公称電力の2倍で動作させるとスリップする可能性がありますが、ハブダイナモにはこの問題はありません。

高速走行時には、ダイナモがランプに過大な電力を供給し、ランプが故障する可能性があります。歴史的には、これは厄介な問題でしたが、現代のランプやダイナモには過電圧を防ぐためにツェナー ダイオードが組み込まれていることが多く、ダイナモはランプを保護するために一定の電圧を超えると飽和するように設計できます。

優れたダイナモは、最大 70% の効率 (つまり、ライダーの出力の 5 W 未満が 3 W の電力を生成するために転用される) を達成し、低速でも良好な光出力を提供します。

自転車が停止しているときに光を発するために、ダイナモライトの中にはスタンドライト機能を備えているものもあります。これは通常、コンデンサで電力を供給される単一の青白色 LED (フロントライト) または赤色 LED (リアライト) で、約 5 分間点灯します。

• 使用時間はバッテリー寿命によって制限されない
• 充電や電池交換は不要
• 電池式のライトよりも環境に優しく、ランニングコストも安価
• 通常、自転車を駐輪する際に取り外す必要はありません

• システムにコンデンサまたはバックアップバッテリーが装備されていない限り、自転車が非常にゆっくりと動いているときや停止しているときには照明を点灯しないでください。
• 得られる最大出力はバッテリーの場合よりも低い
• 盗難や破壊行為を阻止する必要がある場合、または複数の自転車で使用する必要がある場合に、所有者が取り外すのが困難である
• 自転車の改造は取り付けが難しいため（ランプと電源が別々になっているため）難しい
• 安価なダイナモや調整不良のダイナモは顕著な抵抗を生み出す
• 古い発電機やランプは出力電圧を制限していなかったため、ランプ内の白熱電球が早期に故障する原因となっていました。現代のランプや発電機にはこの問題を解決するために電圧リミッターが組み込まれています。^[17]
• オンボードバッテリーを充電するように設計されていない限り、照明以外の高出力アプリケーションには適していません。
• ボトルダイナモは騒音が大きく、調整が難しく、濡れた状態では滑ったり、タイヤのサイドウォールが摩耗したりする可能性がある。

ライトは電磁誘導によって自己発電できるため、電池やダイナモ システムが不要です。利点はダイナモ ライトと同様です。最も一般的な設計では、ホイールのスポークに磁石が取り付けられ、コイルが内蔵されたライトが自転車のフレームまたはフォークに取り付けられます。より変わった設計も存在し、フレームに磁石が取り付けられ、ホイールにライトが取り付けられているものや、渦電流を使用して 1 つのケースに磁石とインダクタが組み込まれているものもあります。

ヘッドランプは自転車のライトの便利な補助器具です。ハンドルを切らずに照らすことができるため、特に悪路や非常に暗い路面で便利な補助照明となります。ヘッドランプには、視認性を高めるためにライトを自転車の高い位置に配置できるという安全上の利点もあります。また、高い標識柱に設置された道路標識や方向標識を読むこともできます。ただし、ライトの位置が高いため、グレアが対向車の目を眩ませる場合があります。^[18]

一部の充電式システムでは、メインバッテリーパックから電力を供給するヘッドランプオプションが提供されています。

固定反射板、反射テープ、反射服などの再帰反射材は、自転車に乗っている人を他の道路利用者に知らせるのに役立ちます。反射材は、自転車、ライダー、荷物に貼ることができます。また、タイヤには反射サイドウォールが付いています。反射材は、ヘッドライトの光線が当たったときのみ見え、その場合でも狭い範囲に限られます。重要なのは、反射材は道路を照らす役目をまったく果たさないということです。反射材はライトの代わりにはなりませんが、携帯用照明の重要な補助となります。

反射板や反射テープは視認性を高め（特に自転車の可動部分に取り付けた場合）、多くの管轄区域で義務付けられている。特にペダル反射板は上下に動くため後続車から非常によく見える。^[19]残念ながらほとんどのクリップレスペダルシステムには対応していないが、主に旧型のSPDモデル用のアダプターが用意されており、反射板を内蔵した片面デザインもいくつかある。英国では夜間のペダル反射板の前後装着が義務付けられているため、クリップレスペダルを使っている自転車のほとんどは違法走行となっている。この法律が施行されることはほとんどないが、自転車が他の車両に衝突された場合に賠償金を減らすために法廷で使われる可能性がある。CTCは、自転車が追加の後部反射板または照明を装着する場合はこの要件を免除すべきだと提案しているが、これは英国の車両照明法の前回の改訂（点滅LEDを許可）でも変更されなかった。リカンベント自転車のライダーは、ペダル反射板の要件は意味をなさないと指摘しています。なぜなら、反射板は使用時に真上と真下を向き、他の車両からは見えないからです。2008 年現在、カリフォルニア州法では、ペダル反射板の代わりに、白または黄色の靴反射板 (前面と背面)、または反射足首バンドの使用が認められています。

暗い道路では、3M のスコッチライトなどの再帰反射材が車のヘッドライトにはっきりと映し出されます。

ライダーの周囲で照明の色を確認する必要があります。単色は人工照明、特に黄色のナトリウム灯の下では見えなくなることがあり、色覚異常がよく見られます。赤/緑色覚異常の人は、黄色の蛍光灯が緑の背景（生垣や芝生）に対して見えなくなることがありますが、赤/緑色覚異常の人はこれに異議を唱えます。黄色とオレンジの蛍光灯部分と幅広の反射ストリップが付いたベストが最善の解決策かもしれません。

最近では、既存の LED 発光アームバンドやヘルメットの点滅ライトに加えて、発光衣類も販売されるようになりました。

ホイールに取り付けられたライトは、側面からの自転車の視認性を向上させるために使用されます。視覚の持続性により、走行中の自転車のホイールのスポークに取り付けられた個々のライトは、光る弧または円として認識されます。MCUで制御され、カラフルなパターンやアニメーションをレンダリングできるライトがあります。光るリムまたはホイールは、自転車を街の明かりの視覚的ノイズから隔離し、ドライバーが自転車に乗っている人を見てすぐに認識するのに役立ちます。このようなライトは主にバッテリー駆動ですが、バッテリー不要の設計も存在します。

ワット (W) は電力の単位で、通常は照明の出力電力ではなく、電力入力に対して使用されます。電力は電圧と電流の積です (ワット =ボルト×アンペア)。入力電力は、同様の技術の照明を比較する場合にのみ役立ちます。

カンデラ (cd) は光度のSI 単位で、特定の方向における単位立体角あたりのパワーで、さまざまな色の光に対する人間の目の感度に応じて重み付けされています。一般的なろうそくは、すべての方向に約 1 カンデラの光度の光を発します。ランプは、より多くの光を出すか、光を集中させることにより、より高い光度を発することができます。光の光度は、光の色とその色に対する目の感度、使用される光学系、反射鏡、レンズなど、多くの要因によって決まります。複雑ではありますが、特定の場所にどれだけの使用可能な光が照射されるかを定義するため、ワットよりも便利な測定単位です。たとえば、道路での使用を目的として設計され、道路が見えるように焦点が合わせられたダイナモ式ヘッドライトは、回転対称光学系を使用したライトよりもランプのパワーを効率的に使用します。

ルーメン (lm) は、光束の SI 単位で、光源から放射される光の総量で、さまざまな色の光に対する人間の目の感度に応じて重み付けされます。ワットあたりのルーメンは、光源の効率を測る一般的な単位です。自転車の照明では方向性が重要なため、光束はあまり重要ではありません。光度の方がはるかに便利ですが^{(誰によると? )}、ワットあたりのルーメンは、同様の照明の出力を比較するのに便利です。

ルクス (lx) は照度の SI 単位で、特定の地点で単位面積あたりの表面 (自転車のライトの場合は道路) を照らす光の量で、さまざまな色の光に対する人間の目の感度に応じて重み付けされます。一部のメーカーは、自転車の正面の標準距離にある地点で、フロントライトが道路に提供する照度を示しています。

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この音声ファイルは、2005 年 9 月 24 日付のこの記事の改訂版から作成されたもので、その後の編集は反映されていません。 (2005-09-24)

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