CN109073184B - 用于机动车探照灯的用于产生具有明暗限界的光束的照明单元 - Google Patents

用于机动车探照灯的用于产生具有明暗限界的光束的照明单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车探照灯的用于产生具有明暗限界的光束的照明单元，其中照明单元（100）包括光源（1）、准直器（2）、光源（1）和具有外表面（3a）的出射透镜（3）以及焦线区域（4），其布置在至少一个准直器（2）与出射透镜（3）之间，并且其中准直器（2）以如下方式构造和布置：使从至少一个准直器（2）出射的光射束（S2）沿竖直方向直接集束到焦线（FL）上或焦线区域（4）中。

Description

用于机动车探照灯的用于产生具有明暗限界的光束的照明 单元
技术领域
本发明涉及一种用于机动车探照灯的用于产生具有明暗限界的光束的照明单元，其中照明单元包括：
-至少一个光源，
-至少一个准直器，
-用于每个准直器的每个光源，
-具有外表面的出射透镜，
-焦线区域，其布置在至少一个准直器与出射透镜之间，
其中至少一个准直器使由配属于其的光源馈入准直器中的光射束取向为光射束的光束，
并且其中从至少一个准直器出射的光束的光射束到达焦线区域，并且其中从至少一个准直器出射的光射束由出射透镜至少沿竖直方向偏转，从而从出射透镜出射的光射束形成具有明暗限界的光分布，其中明暗限界作为焦线或焦线区域的成像通过出射透镜得到，并且其中至少一个准直器、出射透镜和焦线区域一体式地由透光体形成，并且其中在至少一个准直器的至少一个限界面上，在透光体中传播的光射束被全反射。
本发明此外涉及一种具有至少两个这种照明单元的照明设备，其中优选地，照明单元的透光体水平并排地和/或相叠地放置，并且其中尤其地，至少两个照明单元的透光体相互连接，优选一体式地构造。
最后，本发明还涉及一种机动车探照灯，其具有至少一个这种照明单元或至少一个这种照明设备。
背景技术
与本发明相关的照明单元可以在机动车探照灯中例如用于实现一部分近光分布，尤其是近光分布的前端光分布或用于实现雾灯。
当前的设计趋势经常需要探照灯，其具有沿竖直方向窄的和沿水平方向伸展的缝隙形的光出射开口。开头提到的照明单元可以在光出射面的区域中以很小的结构高度（其在一定的实施方式中仅可以是最大10mm，或最大15mm高）实现，从而得到缝隙形的沿水平方向延伸的光出射面。
在现有技术中公开的典型的照明单元（如其中一个例如在DE 60 2006 000 180T2中描述）中，馈入导光体中的光由在导光体中构造的全反射的反射器偏转至出射透镜。由FR 3 010 772 A1公开了一种用于光射出的装置，其具有基本上柱形的光体，所述光体具有光入射区域和光出射区域。光射束从光入射区域通过光体传播至光出射区域，其中光射束在中间区域被部分吸收，所述中间区域通过光体的凹处形成。
发明内容
本发明的任务在于可以实现具有更小的结构高度的照明单元。
该任务利用开头提到的照明单元以如下方式解决：根据本发明，至少一个准直器以如下方式构造和布置：使得从至少一个准直器出射的光射束沿竖直方向集束到位于焦线区域中的、直线延伸的焦线上。
证实的是，在准直器的相应的设计方案中可以放弃反射器并且相应放弃从准直器出射的光射束的偏转，由此，导光的光学体的结构高度和因此照明单元的结构高度可以明显减小。
在上面提到的DE 60 2006 000 180 T2中设置的是，光出射面，即出射透镜的外表面光滑地构造。在此证实的是，可因此获得的光图或可获得的光分布沿水平方向经常是不足够宽的，并且具有对街道的照明产生干扰的非均质性。
光学体优选是实心体。
在本照明单元中设置的是，出射透镜的外表面通过光滑的基本面中的槽形的结构形成，其中形成槽形的结构的槽沿基本上竖直的方向延伸，并且其中优选地，分别两个沿水平方向并排的槽通过尤其是基本上竖直延伸的凸起部分离，凸起部在槽的整个竖直延伸中延伸。其中槽深度尤其是线性地从出射透镜的上边缘上的确定的初始值A0改变为出射透镜的下边缘上的值0。光滑的基本面优选是C0连续的，并且尤其是不具有水平延伸的边缘。
如已经描述的那样，利用出射透镜的光滑的外表面经常不能够获得用于期望的光图的需要的宽度，尤其是不能够获得用于近光分布的前端光分布的需要的宽度。尤其是在放弃偏转的反射器的情况下，如在本发明中设置的那样，这可能是有问题的。通过出射透镜的外表面上的设置的结构实现出射的光射束的水平的抹擦（Verwischen），由此可以获得光分布的期望的宽度。
优选设置的是，至少一个准直器的至少一个限界面以如下方式构造：使配属于准直器的光源的在该至少一个限界面上全反射的光沿竖直方向会聚地射出，从而其集束到焦线上或焦线区域中。
尤其可以设置的是，至少一个准直器的形式为透镜、尤其是形式为自由形状透镜的中间的耦入区域以如下方式构造：使通过中间的耦入区域耦入准直器中的光沿竖直方向会聚地射出，从而其集束到焦线上或焦线区域中。
进一步可以有利地设置的是，所有从准直器出射的光射束沿竖直方向集束到焦线上或焦线区域中。
设置的是，至少一个准直器，尤其是至少一个准直器的至少一个限界面和/或中间的耦入区域以如下方式构造：沿水平方向，从至少一个准直器出射的光射束相互平行地延伸。
以该方式可以实现光射束在出射透镜上的区域中的改进的均质性。
也可以设置的是，至少一个准直器，尤其是至少一个限界面或中间的耦入区域以如下方式构造：沿水平方向，从至少一个准直器出射的光射束会聚地延伸，优选使光射束大约在出射透镜的区域中，尤其是大约在出射透镜的外表面的区域中交叉。
以该方式，在导光的（光学）体的给定的宽度的情况下，光分布的宽度可以增大。
透镜区域通常是自由形状透镜，其大多具有正的折射能力，但是非旋转对称的。准直器的外表面的所谓的东/西/北/南曲线优选同样是自由形状曲线。为了聚焦（聚合的射线束），曲线（简化示出地）是大约“椭圆形的”曲线区段的结合，为了平行对准（简化示出地）得到的是大约“抛物线形的”曲线轨迹。如果确定了曲线，例如上提到的东/西/北/南曲线（或另外的曲线或另外的数量的曲线），那么其连接为优选至少G1连续的表面，即例如使在每个恒定的Z（垂直于光轴的平行平面）的情况下，两个配属的曲线点位于一个椭圆上。通过相应选择联接点上的切向方向形成闭合的轮廓曲线，其满足G1连续性条件。
优选设置的是，照明单元具有刚好一个带有配属的光源的准直器。机动车探照灯示例性地由八个至十五个根据本发明的照明单元构成。
特别优选的是，至少一个准直器和出射透镜相互以如下方式布置：使从至少一个准直器出射的光直接，尤其是在没有之前的偏转和/或反射的情况下到达出射透镜。
优选地，光源与其配属的准直器位于透光的光学体的端部上，出射透镜位于另外的对置的端部上，在它们之间仅存在具有焦线的焦线区域；放弃了偏转的反射器，从而光学体明显可以更小地建立。
例如设置的是，至少一个准直器的光出射面基本上垂直于出射透镜的光轴。
每个准直器具有平坦地构造的光出射面，利用该光出射面，准直器一体式地过渡为由优选相同的材料构成的光学体，从而光出射面不具有光学作用。
尤其可以设置的是，至少一个光源
-比焦线区域或焦线更深，或
-比焦线区域或焦线更高，或
-和焦线区域或焦线位于相同的高度。
可以设置的是，在光学体的下侧，两个相向延伸的光学体外表面形成物体边缘，其位于焦线的区域中或焦线区域中，或者形成焦线区域。通过选择物体边缘与光轴或焦线的竖直的法线距离可以确定被遮蔽的光分布的降低的大小。
在此可能适宜的是，面对至少一个准直器的光学体外表面在其外侧至少局部，优选在其整个区域中针对在光学体中传播的、到达光学体外表面的光构造为吸光的。
例如可以例如利用黑色的覆盖元件，例如遮板或相应的涂层等来覆盖相应的光学体外表面。以该方式可以阻止的是，光可以不受控地从光学体出射，或者又反射回光学体中，并且在那里不受控地传播。
如进一步在上面描述的那样，在本照明单元中优选设置的是，出射透镜的外表面通过光滑的基本面中的槽形的结构形成。优选地，在此在该关系中可以设置的是，在光滑的基本面与非竖直的第一剖切平面相交时得到的第一基本剖切曲线直线地延伸，并且其中在外表面与第一剖切平面相交时得到的第一外表面剖切曲线具有正弦形的走势。
尤其可以设置的是，第一外表面剖切曲线在第一剖切平面中关于相应的第一剖切平面的基本剖切曲线与sinN(k*x)成比例地延伸，N=1、2、3…，其中x表示沿相应的基本剖切曲线的坐标，并且k表示常数。
在此可以设置的是，正弦形的第一外表面剖切曲线的过零部位于第一基本剖切曲线上。
因此适用的是，走势与sinN(k*x)+c（c=0）成比例。
尤其可以设置的是，常数k的值对于所有第一外表面剖切曲线来说是相同的。
进一步可能适宜的是，在光滑的基本面与平行于出射透镜的光轴延伸的第二竖直剖切平面相交时得到的第二基本剖切曲线弯曲地，尤其是向外弯曲地构造，其中优选地，第二基本剖切曲线是连续的。
在该关系中可能适宜的是，在外表面与定义的第二剖切平面相交时得到的第二外表面剖切曲线使外表面的具有与基本面的最大间距的点相互连接。
在此尤其有利的是，在沿定义的剖切平面中的第二基本剖切曲线行进时，与第二外表面剖切曲线的法线距离是说明了第二基本剖切曲线上的位置的参数s的函数A(s)。
第二剖切平面是平行于透光体，即光学体的出射透镜的光轴的竖直平面。
光轴理解为光学体的光轴，尤其是光学体的关于出射透镜的顶点定义的中间线。
在基本面上的被观察的点中得到如下第一剖切平面：在观察的点中的第一剖切平面是垂直于基本面上的切向平面的平面，其中该平面，即第一剖切平面进一步再次垂直于点所处的第二剖切平面。如上面已经解释的那样，第二剖切平面是穿过光滑的基本面的竖直剖切平面，第二剖切平面平行于光轴（或穿过该光轴）地延伸，并且观察的点位于第二剖切平面上。
在仅沿竖直方向弯曲，沿水平方向垂直于光轴地直线地延伸的基本面中，在相邻的第一剖切平面之间，虽然相对于光轴的角度改变，但相反地，所有剖切平面直线地和相互“平行地”沿水平方向垂直于光轴地延伸。
在此有利地设置的是，在沿第二基本剖切曲线行进时，法线距离A(s)连续增大，其中优选地，在基本面的下边缘上的法线距离小于在基本面的上边缘上的法线距离，其中法线距离A(s)例如根据关系A(s)=A0*(K-s)，s[0, 1]得到，其中s=0表示上边缘上的位置，并且s=1表示下边缘上的位置，并且K=1或K＞1。
针对K=1，A0因此是在基本面（BF）的上边缘或下边缘，优选上边缘（s=0）上的法线距离，在下边缘（s=1）上相应适用的是A(1)=0。
针对值K＞1适用的是，在上边缘（s=0）上，法线距离A(0)=K*A0，并且在下边缘上，法线距离A(1)=A0*(K-1)＞0。
在具有K＞1的情况下局部证实了与在K=1的情况下相比更好的光学效率。
因此在该设计方案中存在竖直第二剖切平面，在其中，相叠的“过零部”，即外表面和基本面重合的区域相互通过相应的第二外表面剖切曲线连接，第二外表面剖切曲线在该情况下与第二基本剖切曲线重合。
刚好存在第二剖切平面，在其中，针对负的法线距离/幅度的第二外表面剖切曲线相互连接。但针对明确的描述足够的是，说明了针对“正的”法线距离/幅度的第二外表面剖切曲线，另外的关系通过第一剖切平面内的正弦走势得到。
例如可以设置的是，出射透镜的外表面沿竖直方向向外弯曲，并且沿水平方向优选直线地延伸，并且例如通过具有直的（gerad）横截面的柱体面沿向外凸出的曲线形成。这种向外凸出的曲线的示例被称为非球形的透镜轮廓。
例如涉及自由形状透镜，其沿竖直方向向外弯曲并且沿水平方向不弯曲。
至少一个光源优选包括一个或多个基于半导体的发射光的元件，例如一个发光二极管或多个发光二极管和/或例如至少一个激光源，其包括至少一个具有至少一个转换层的激光二极管。
通常优选地使用光源，例如上面描述的光源，其具有平坦的发射光的表面，或其发射光的表面位于一个平面内。优选地还进一步设置的是，平坦的发射光的表面或平面（发射光的表面）的法线垂直于配属于光源的准直器的光出射面和/或平行于出射透镜的光轴地延伸。也可想到的是法线方向和光轴之间的倾斜角度，尤其是最大10º的倾斜角度。这例如可以在多个照明单元并排的组合中是有利的，在那里，出射透镜朝传播方向倾斜（车辆线型），从而LED还可以安装在共同的板上。
总之在本发明的实施方式中设置了正弦形的槽光学器件，其中正弦函数垂直于透镜表面，即出射透镜的光滑的基本面。周期优选保持不变，而优选地，槽深度（幅度）尤其是线性地例如像上面描述的那样从光出射面的上边缘上的确定的初始值A0或A0*K（利用该值可以调节光分布的宽度）改变为透镜的下边缘上的值0或A0*(K-1)。
因此可以实现的是，光分布如期望的那样变宽，并且令人惊讶的方式在此也产生的是，明暗限界没有向外弯曲，即使在透光体的直线延伸的焦线的情况下。
附图说明
随后，本发明借助附图详细阐述。在其中：
图1以第一立体图示出了根据本发明的用于机动车探照灯的照明单元的重要的组成部分；
图1a以另外的立体图示出了图1的照明单元；
图2示出了图1的照明单元的俯视图；
图2a示出了穿过图1的照明单元的竖直截面图；
图2b示出了焦线区域（相对光轴具有偏移的物体边缘的位置）的细节片段图；
图3示出了在照明单元的光学体中的沿包含光轴的平面内的竖直方向的光路；
图3a示出了在照明单元的光学体中的沿包含光轴的平面内的水平方向的第一光路；
图3b示出了在照明单元的光学体中的沿包含光轴的平面内的水平方向的第二光路；
图3c示出了在照明单元的光学体中的沿包含光轴的平面内的水平方向的第三光路；
图4示出了具有透光体的照明单元的前部分的立体图，其出射透镜不具有槽结构；
图4a示出了利用图4的照明单元产生的光分布；
图5示出了具有透光体的照明单元的前部分的立体图，其出射透镜具有槽结构；和
图5a示出了利用该照明单元产生的光分布；
图6以竖直截面图示出了图5的透光体在其焦线与光出射面之间的放大的片段；
图7以沿图6的示例性的第一剖切平面SE1的截面图示出了透光体的出射透镜的光出射面的走势；
图8再次示出了具有示例性的剖切面A-A、B-B、C-C和D-D的图6的竖直截面图；
图9a-图9d在根据图8的不同的截面A-A、B-B、C-C和D-D中针对K=1示出了透光体的出射透镜的光出射面的走势；
图10a-图10d在根据图8的不同的截面A-A、B-B、C-C和D-D中针对K＞1示出了透光体的出射透镜的光出射面的走势；
图11示出了照明设备，其包括四个根据本发明的照明单元；和
图12示出了具有六个照明单元的照明设备的前视图。
具体实施方式
在该说明书的范围内，当单元在其装入在安装在车辆中的照明设备中之后布置在正常的使用位置中时，术语“上”、“下”、“水平”、“竖直”理解为取向说明。
图1、1a、2和2a示出了根据本发明的用于机动车探照灯的照明单元100，用于产生具有明暗限界的光束。照明单元包括光源1、准直器2、具有外表面3a的出射透镜3和焦线区域4，其布置在准直器2与出射透镜3之间。
准直器2、出射透镜3和焦线区域4由一体式的透光体101（“光学体”）形成，其中光学体101优选（通常，即并不局限于本实施方式地）是实心体，即是不具有贯通开口或开口杂质的物体。
物体101由其形成的透光材料优选具有大于空气折射率的折射率。材料例如包含PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）或PC（聚碳酸酯），并且尤其是优选由其形成。但物体101也可以由无机玻璃材料制成。
在所示的示例中，光学体1具有两个在其下侧相向延伸的光学体外表面1a、1b，其汇聚至物体边缘4’。该物体边缘4’在出射透镜的焦线FL的区域内或在焦线区域4内。在此可能适宜的是，面对准直器2的光学体外表面1a在其外侧至少局部，优选在其整个区域内针对在光学体1中传播的、到达光学体外表面1a的光构造为吸光的。
例如可以例如利用黑色的覆盖元件，例如遮板或相应的涂层等来覆盖相应的光学体外表面1a。以该方式可以阻止的是，光可以不受控地从光学体出射，或者又反射回光学体中，并且在那里不受控地传播。
光源1包括一个或多个基于半导体的光发射元件，例如一个发光二极管或多个发光二极管和/或例如至少一个激光源，其包括至少一个具有至少一个转换层的激光二极管。光源1在所示的示例中比焦线区域4或焦线FL更深。
准直器2以如下方式构造和布置：使至少一部分或所有由光源1馈入准直器2中的光射束S1从准直器2出射（光射束S2），从而其沿竖直方向集束到焦线FL上或焦线区域4中，如这在图3中示出的那样。
为此优选设置的是，准直器2的外限界面2a以如下方式构造：使在该限界面2a上全反射的光沿竖直方向会聚地射出，从而其集束到焦线FL上或焦线区域4中。
准直器2具有耦入凹部2’，其具有侧向的耦入面2c，通过耦入面，由光源1耦入的光S1射出到限界面2a上。
此外，耦入凹部2’具有中间的耦入区域2b，其优选以透镜的形式，尤其是以自由形状透镜2b’的形式构造，从而通过中间的耦入区域2b耦入准直器2中的光S1沿竖直方向会聚地射出（光射束S2），从而其集束到焦线FL上或焦线区域4中。
从准直器2出射的光射束S2最后从出射透镜3至少沿竖直方向V偏转，从而从出射透镜3出射的光射束S3形成具有明暗限界的光分布，其中明暗限界作为焦线FL或焦线区域4的成像通过出射透镜3得到。
如在图2a中看到的那样，在那里示出的示例中，焦线FL（其在出射透镜的光轴Z中）沿竖直方向大约在物体边缘4’的高度上，或者稍微在其下方。图2b在该关系中示出了另外的实施可能性，其中物体边缘4’位于出射透镜3的焦线FL上方。通过沿竖直方向的这种高度差可以调节光图中的明暗限界的降低的程度。
图3a示出了如下示例，从准直器2“出射的”光射束S2如何沿水平方向延伸。根据图3a，准直器2，尤其是其限界面2a和以自由形状透镜2b’的形式的中间的耦入区域2b以如下方式构造：沿水平方向，从至少一个准直器2出射的光射束会聚地延伸，优选以如下方式构造：使光射束大约在出射透镜3的区域中，尤其是大约在出射透镜3的外表面3a的区域中，或在出射透镜前方交叉。也可以设置的是，一部分光射束，尤其是来自中间区域2b的光射束已经在焦线FL的区域中或在焦线FL前方交叉。以该方式，导光的（光学）体的宽度可以减小，并且光分布的宽度增大。
图3b示出了如下示例，从准直器2“出射的”光射束S2如何沿水平方向延伸。根据图3b，准直器2，尤其是其限界面2a和以自由形状透镜2b’的形式的中间的耦入区域2b以如下方式构造：从准直器出射的光射束S2沿水平方向相互平行地延伸，并且优选也平行于光轴Z地延伸。以该方式可以获得在出射透镜上的区域中的光射束和光分布的均质性的改进。
图3c最后还示出混合的实施方式，其中穿过准直器2的耦入区域2b的光射束会聚地延伸，从而其在出射透镜之前，尤其是已经在焦线之前沿水平方向交叉，而没有通过中间的耦入区域，而是通过区域2c出射的光射束沿水平方向相互平行地，尤其是平行于光轴Z地延伸。
如在图1、1a和2、2a和3、3a、3b中看到的那样，准直器2和出射透镜3以如下方式相互布置：使从准直器2出射的光S2直接，尤其是在没有之前的通过反射器的偏转和/或反射的情况下到达出射透镜3。
具体地，光源1与其配属的准直器2位于透光的光学体101的端部上，出射透镜3位于另外的对置的端部上，在它们之间仅存在具有焦线FL的焦线区域4；放弃了偏转的反射器，从而光学体101明显可以更小地建立。
例如设置的是，准直器2的光出射面2d基本上垂直于出射透镜3的光轴Z。准直器2具有平坦地构造的光出射面2d，利用该光出射面，准直器2一体式地过渡为由优选相同的材料构成的光学体的剩余部分，从而光出射面2d不具有光学作用。
焦线FL位于物体101的焦线区域4中，并且优选基本上与出射透镜3的焦线重合。
焦线区域4围绕物体101中的边缘地布置。通过边缘4的成像形成HD线，边缘是尤其是具有很小的曲率的弯曲的线，或者特别优选是直线。
可能在边缘4下方通过面1a出射的光以如下方式遮住/抵挡或吸收：在边缘4下方的面1a例如通过遮板或暗的，例如黑色的或棕色的涂层在其外侧等被遮住，以便避免错误/散射光。
物体101的出射透镜3的外表面3a沿竖直方向向外弯曲，即优选以如下方式：在中间区域中，出射面沿光出射方向比其上方的和下方的边缘区域进一步在前面。沿水平方向，出射透镜优选直线地延伸，并且例如通过具有直的横截面的柱体面沿向外凸出的曲线形成，或者通过自由形状透镜形成，其沿竖直方向向外弯曲并且沿水平方向没有弯曲。
图4示出了照明单元101’的前部分，从该照明单元出发可以导出根据本发明的照明单元101，如已经在之前的图中原则上示出的那样。在图4中部分示出的照明单元101’具有带有光滑的出射面3a’的出射透镜3’。
图4a示出具有明暗限界的光分布，例如近光分布或一部分，例如近光分布的前端。这种光分布具有一定的宽度，如在图4a中示出的那样。
从这种照明单元101’出发，现在在图5中示出了已经借助图1、1a、2、2a和3、3a、3b描述的照明单元101的前部分。
与根据图4的实施方案的差异是，在图5的照明单元101中，出射透镜3的外表面3a由光滑的基本面BF（根据图4的出射面3a’）构成，其设有槽形的结构，其中形成槽形的结构的槽3b沿竖直方向，即从上向下延伸。具体地，出射透镜3的外表面3a通过光滑的基本面BF中的槽形的结构形成，其中形成槽形的结构的槽3b沿基本上竖直的方向延伸，并且其中优选地，分别两个沿水平方向并排的槽3b通过尤其是基本上竖直延伸的凸起部分离，凸起部优选在槽3b的整个竖直延伸中延伸。
如已经描述的那样，利用出射透镜的光滑的外表面BF、3a’，经常不能够获得用于期望的光图的需要的宽度，尤其是不能够获得用于近光分布的前端光分布的需要的宽度。通过出射透镜的外表面上的结构实现出射的光射束的水平的抹擦，由此可以获得光分布的期望的宽度，如这示意性地在图5a中示出的那样。此外明显改进光分布的质量，这是因为均质性感受通过出射透镜的外表面上的结构来改进。
图6-8、9a-9d、10a-10d随后还示出了根据本发明的槽结构的优选的设计方案。
图6和图8示出了穿过物体101的竖直截面图，即分别示出透光体在其焦线FL与光出射面3a之间的放大的片段图。
图6在此示出了第二竖直截面图，其包含基本面BF上的被观察的点P，图8示出了第二竖直截面图SE2，在其中存在四个示例性观察的点PA、PB、PC和PD。
如果光滑的基本面BF与非竖直的第一剖切平面SE1（该剖切平面SE1在下面进一步更详细地阐述）例如在点P中（图6），或者根据截面A-A、B-B、C-C、D-D（图8）相交，那么得到第一基本剖切曲线BSK1，其直线地延伸，其中在外表面3a与第一剖切平面SE1相交时得到的第一外表面-剖切曲线SK1（其相应于透镜外表面在剖切平面SE1中的走势）具有正弦形的走势。
光滑的基本面是虚拟的构思，关于该基本面描述了实际实现的外表面。非竖直的第一剖切平面SE1是许多自身非竖直的剖切平面，其随后还将详细定义。
在所示的优选的示例中，第一外表面剖切曲线SK1在第一剖切平面SE1中关于相应的第一剖切平面SE1的基本剖切曲线BSK1，与sinN(k*x)成比例地延伸，N=1、2、3…（在所示的示例中N=1），其中x表示沿相应的基本剖切曲线BSK1的坐标，并且k表示常数。
在此可以设置的是，正弦形的第一外表面剖切曲线SK1的过零部位于第一基本剖切曲线BSK1上。因此适用的是，走势与sinN(k*x)+c（c=0）成比例。
图7示出了这种示例性的第一剖切平面SE1，点P位于第一剖切平面中，第一剖切平面在点P中垂直于切向平面TE（图6），用以普遍地说明关系。在该截面图中，透镜外表面关于第一基本剖切曲线BSK1示出。基本剖切曲线BSK1是具有沿直线BSK1的参数x的直线。透镜外轮廓在该截面图中是第一外表面剖切曲线SK1，其在该示例中与sin(k*x)成比例。根据相应于点P的位置s（针对参数s参见进一步在下面的阐述），即在根据图6的截面图中s=sP，最大的幅度通过A(sP)确定，如在图7中画出的那样。幅度的确定进一步在下面同样详细阐述。
图8示出了沿平行于光轴Z的第二竖直剖切平面SE2的截面图，其具有四个示例性观察的点PA、PB、PC和PD。
在四个点中示出第一剖切平面SE1，用于四个选择的剖切平面SE1（相应于截面A-A、B-B、C-C和D-D）的得到的第二外表面剖切曲线SK2的相应的走势在图9a-9d中示出。为了更好的清晰性，在截面图中分别示出双倍的幅度，即最大的和最小的偏转之间的间距。
与图6相应地，还可看到的是第二外表面剖切曲线SK2的正弦形的走势，针对k在此适用的是，k=2*π/T，T是周期长度。优选设置的是，常数k的值对于所有第一外表面剖切曲线SE1来说是相同的。
通常与所示的实施方式无关地，周期长度T[mm]的典型的值在最大2.50mm，优选2.00mm的范围内。优选的值尤其是在0.10mm至2.00mm之间，例如在0.25mm至0.75mm之间。
与所示的实施方式无关地，最大幅度A0[μm]的优选的值在25μm至350μm的范围内，典型的值为50μm。
作为A0与T的大小比的有利的值范围例如得到0.075＜(A0/T)＜0.250。
上述的说明适用于情况K=1（针对参数K参见在进一步上面在说明书引言中的实施方案），针对情况K＞1适用于类似的思想，其中在该情况下，在两个之前的段落中的A0通过A0*K代替。
图8（和图6一样）进一步示出的是，在光滑的基本面BF与平行于出射透镜3的光轴Z地延伸的第二竖直剖切平面SE2相交时得到的第二基本剖切曲线BSK2弯曲地，尤其是向外弯曲地构造，其中优选地，第二基本剖切曲线BSK2是连续的。
在此，在该关系中设置的是，在外表面3a与定义的第二剖切平面SE2相交时得到的第二外表面剖切曲线SK2使外表面3a的具有与基本面BE的最大间距的点相互连接。第二平面SE因此优选是平行于光轴Z的竖直剖切平面，针对其适用的是，sinN(k*x)的绝对值=1。第二平面对于定义透镜外表面来说是足够的，竖直平面之间的区域通过上面描述的正弦函数定义。
在沿定义的剖切平面SE2中的第二基本剖切曲线BSK2行进时，第二外表面剖切曲线SK2与第二基本剖切曲线BSK2的法线距离可以作为说明了第二基本剖切曲线BSK2上的位置的参数s的函数A(s)示出。
首先再次考虑第一剖切平面提到的是，在基本面BF上的观察的点P（图6）、PA、PB、PC、PD（图8）中得到如下第一剖切平面SE1：在观察的点P、PA…中的第一剖切平面SE1是垂直于基本面BF上的切向平面TE的平面，其中该平面（=剖切平面SE1）进一步再次垂直于点P所处的第二剖切平面SE2。如上面已经解释的那样，第二剖切平面是穿过光滑的基本面BF的竖直剖切平面，第二剖切平面平行于光轴Z（或穿过该光轴Z）地延伸，并且观察的点P位于第二剖切平面上。第一剖切平面SE1与第二基本剖切曲线BSK2包围出90º的角度。
在仅沿竖直方向弯曲，沿水平方向垂直于光轴Z地直线地延伸的基本面中，在相邻的第一剖切平面SE1之间，虽然相对于光轴Z的角度改变，但相反地，所有剖切平面直线地和相互“平行地”沿水平方向垂直于光轴Z地延伸。
现在又考虑第二竖直剖切平面SE2和外表面剖切曲线SK2的走势地，函数A(s)例如遵循关系A(s)=A0*(1-s)，s[0,1]，其中A0是基本面BF的上边缘上的法线距离。
在此，s=0是基本面的上边缘上的位置，因此在那里A(0)= A0是适用的，在下边缘上适用的是A(1)=0。参数因此是沿剖切曲线BSK2的标准的弧长。
在四个点中，针对参数s根据图9适用的是：
-PA:s=sPA=1，
-PB:s=sPB, sPB＜1，
-PC:s=sPC, sPC＜sPB，和
-PD:s=sPD=0。
A(sPA)=A0*0=0, A(sPD)= A0*1= A0，以及0＜A(sPB)＜A(sPC)＜A(sPD)=A0。
因此在该设计方案中存在竖直第二剖切平面，在其中，相叠的“过零部”，即外表面和基本面重合的区域相互通过相应的第二外表面剖切曲线连接，第二外表面剖切曲线在该情况下与第二基本剖切曲线重合。
同样存在第二剖切平面，在其中，针对负的法线距离/幅度的第二外表面剖切曲线相互连接。但针对明确的描述足够的是，说明了针对“正的”法线距离/幅度的第二外表面剖切曲线，另外的关系通过第一剖切平面内的正弦走势得到。
上面描述的关系A(s)=A0*(1-s)是更常见的情况A(s)=A0*(K-s)的特殊情况，K=1。证实的是，针对K＞1的光效率在局部比针对K=1的光效率更好。参数K的典型的值在1.2-1.45的范围内，优选为大约1.33。
在图10a-10d所示的情况下适用的是，
A(sPA)=A0*(K-1)＞0，A(sPD)=A0*K，以及A0*(K-1)＜A(sPB)＜A(sPC)＜A(sPD)= A0*K。
总之，外表面3a的轮廓可以通过“想象的”基本面BF示出为：
z(s, x)=A(s)*sinN(k*x)。
总之，在本发明的实施方式中设置有正弦形的槽光学器件，其中正弦函数垂直于透镜表面，即出射透镜的光滑的基本面。周期优选保持不变，而槽深度（幅度）尤其是线性地从光出射面的上边缘上的确定的初始值A0（利用该值可以调节光分布的宽度）改变为透镜的下边缘上的值0。因此可以实现的是，光分布如期望的那样变宽，并且令人惊讶的方式在此也产生的是，明暗限界没有向外弯曲，即使在透光体的直线延伸的焦线的情况下。
图11示出了照明设备，其包括四个根据本发明的具有上面描述的结构的照明单元100。各个照明单元100的光学体和光源1一样水平地并排布置。优选地，光学体形成共同的一体式的光学体1101。在所示的示例中，出射透镜3的出射面形成连续的表面，其沿水平截面示出直线。
图12以前视图示出另外的这样的照明设备，其原则上具有和图11的照明设备类似的结构（例如具有一体式的光学体；但各个光学体也可以是独立的），其中照明设备（又一体式地或独立地）装备有六个照明单元和因此六个出射透镜。
基于光沿射出方向（=行进方向）的根据本发明的馈入，多个根据本发明的照明单元可以模块式地并排布置和/或在该高度中相互错开地布置，其中各个照明单元的光轴遵循DK。这由此是可能的，因为出射透镜可以更简单地修剪，并且可以满足相应的设计期望。此外，通过出射透镜（或总出射透镜，其是所有单个出射透镜3的总和）的倾斜的修剪可以减小单个照明单元的宽度，和/或实现匹配于期望的车辆探照灯后倾。

Claims (33)

1.一种用于机动车探照灯的用于产生具有明暗限界的光束的照明单元，其中照明单元（100）包括：
-至少一个光源（1），
-至少一个准直器（2），每个准直器（2）具有光源（1）；
-具有外表面（3a）的出射透镜（3），
-焦线区域（4），其布置在至少一个准直器（2）与出射透镜（3）之间，
其中至少一个准直器（2）使由配属于其的光源（1）馈入准直器（2）中的光射束S1取向为光射束S2的光束，
并且其中从至少一个准直器（2）出射的光束的光射束S2到达焦线区域（4），
并且其中从至少一个准直器（2）出射的光射束S2由出射透镜（3）至少沿竖直方向（V）偏转，从而从出射透镜（3）出射的光射束S3形成具有明暗限界的光分布，其中明暗限界作为焦线（FL）或焦线区域（4）的成像通过出射透镜（3）得到，
并且其中至少一个准直器（2）、出射透镜（3）和焦线区域（4）一体式地由光学体（101）形成，并且其中在至少一个准直器（2）的至少一个限界面（2a）上，在光学体（101）中传播的光射束S1和光射束S2被全反射，
其特征在于，
至少一个准直器（2）以如下方式构造和布置：使从至少一个准直器（2）出射的光射束S2沿竖直方向集束到位于焦线区域（4）中的、直线延伸的焦线（FL）上，其中出射透镜（3）的外表面（3a）通过光滑的基本面（BF）中的槽形的结构形成，其中形成槽形的结构的槽（3b）沿基本上竖直的方向延伸，并且其中分别两个沿水平方向并排的槽（3b）通过基本上竖直延伸的凸起部分离，所述凸起部在槽（3b）的整个竖直延伸中延伸，其中槽深度线性地从出射透镜的上边缘上的确定的初始值A0改变为出射透镜的下边缘上的值0，其中至少一个准直器（2）以如下方式构造：沿水平方向，从至少一个准直器（2）出射的光射束S2相互平行地延伸。
2.根据权利要求1所述的照明单元，其特征在于，至少一个准直器（2）的至少一个限界面（2a）以如下方式构造：使配属于准直器（2）的光源（1）的在所述至少一个限界面（2a）上全反射的光沿竖直方向会聚地射出，从而其集束到焦线（FL）上或焦线区域（4）中。
3.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，至少一个准直器（2）的中间的耦入区域（2b）以如下方式构造：使通过中间的耦入区域（2b）耦入准直器（2）中的光沿竖直方向会聚地射出，从而其集束到焦线（FL）上或焦线区域（4）中，所述中间的耦入区域的形式为透镜。
4.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，所有从准直器（2）出射的光射束S2沿竖直方向集束到焦线（FL）上或焦线区域（4）中。
5.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，至少一个准直器（2）以如下方式构造：沿水平方向，从至少一个准直器（2）出射的光射束S2会聚地延伸。
6.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，其具有刚好一个带有配属的光源（1）的准直器（2）。
7.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，至少一个准直器（2）和出射透镜（3）相互以如下方式布置：使从至少一个准直器（2）出射的光直接到达出射透镜（3）。
8.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，至少一个准直器（2）的光出射面（2d）基本上垂直于出射透镜（3）的光轴。
9.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，至少一个光源
-比焦线区域（4）或焦线（FL）更低，或
-比焦线区域（4）或焦线（FL）更高，或
-和焦线区域（4）或焦线（FL）位于相同的高度。
10.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，在光学体（101）的下侧，两个相向延伸的光学体外表面（1a、1b）形成物体边缘（4’），其位于焦线（FL）的区域中或焦线区域（4）中，或者形成焦线区域。
11.根据权利要求10所述的照明单元，其特征在于，面对至少一个准直器（2）的光学体外表面（1a）在其外侧至少局部针对在光学体（101）中传播的、到达光学体外表面（1a）的光构造为吸光的。
12.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，在基本面（BF）与非竖直的第一剖切平面（SE1）相交时得到的第一基本剖切曲线（BSK1）直线地延伸，并且其中在外表面（3a）与第一剖切平面（SE1）相交时得到的第一外表面剖切曲线（SK1）具有正弦形的走势。
13.根据权利要求12所述的照明单元，其特征在于，第一外表面剖切曲线（SE1）在第一剖切平面（SE1）中关于相应的第一剖切平面（SE1）的基本剖切曲线（BSK1）与sinN(k*x)成比例地延伸，N=1、2、3…，其中x表示沿相应的基本剖切曲线（SE1）的坐标，并且k表示常数。
14.根据权利要求13所述的照明单元，其特征在于，正弦形的第一外表面剖切曲线（SE1）的过零部位于第一基本剖切曲线（BSK1）上。
15.根据权利要求13或14所述的照明单元，其特征在于，常数k的值对于所有第一外表面剖切曲线（SE1）来说是相同的。
16.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，在基本面与平行于出射透镜（3）的光轴（Z）延伸的第二竖直剖切平面（SE2）相交时得到的第二基本剖切曲线（BSK2）弯曲地构造。
17.根据权利要求16所述的照明单元，其特征在于，在外表面（3a）与定义的第二剖切平面（SE2）相交时得到的第二外表面剖切曲线（SK2）使外表面（3a）的具有与基本面（BF）的最大间距的点相互连接。
18.根据权利要求17所述的照明单元，其特征在于，在沿定义的剖切平面（SE2）中的第二基本剖切曲线（BSK2）行进时，与第二外表面剖切曲线（SK2）的法线距离是说明了第二基本剖切曲线（BSK2）上的位置的参数s的函数A(s)。
19.根据权利要求18所述的照明单元，其特征在于，在沿第二基本剖切曲线（BSK2）行进时，法线距离A(s)连续增大，在基本面（BF）的下边缘上的法线距离小于在基本面的上边缘上的法线距离，其中法线距离A(s)根据关系A(s)=A0*(K-s)，s[0, 1]得到，其中s=0表示上边缘，并且s=1表示下边缘，并且K=1或K＞1，其中A0是在基本面（BF）的上边缘或下边缘上的法线距离。
20.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，出射透镜（3）的外表面（3a）沿竖直方向向外弯曲，并且沿水平方向直线地延伸，并且通过具有直的横截面的柱体面沿向外凸出的曲线形成。
21.根据权利要求1或2所述的照明单元，其特征在于，至少一个光源（1）包括一个或多个基于半导体的发射光的元件和/或至少一个激光源，所述激光源包括至少一个具有至少一个转换层的激光二极管。
22.根据权利要求1所述的照明单元，其特征在于，至少一个准直器（2）的至少一个限界面（2a）和/或中间的耦入区域（2b）以如下方式构造：沿水平方向，从至少一个准直器（2）出射的光射束S2相互平行地延伸。
23.根据权利要求3所述的照明单元，其特征在于，所述中间的耦入区域（2b）的形式为自由形状透镜（2b’）。
24.根据权利要求5所述的照明单元，其特征在于，至少一个限界面（2a）或中间的耦入区域（2b）以如下方式构造：使光射束S2在出射透镜（3）的区域中交叉。
25.根据权利要求24所述的照明单元，其特征在于，至少一个限界面（2a）或中间的耦入区域（2b）以如下方式构造：使光射束S2在出射透镜（3）的外表面（3a）的区域中交叉。
26.根据权利要求7所述的照明单元，其特征在于，至少一个准直器（2）和出射透镜（3）相互以如下方式布置：使从至少一个准直器（2）出射的光在没有之前的偏转和/或反射的情况下到达出射透镜（3）。
27.根据权利要求11所述的照明单元，其特征在于，面对至少一个准直器（2）的光学体外表面（1a）在其外侧在其整个区域中针对在光学体（101）中传播的、到达光学体外表面（1a）的光构造为吸光的。
28.根据权利要求16所述的照明单元，其特征在于，在基本面与平行于出射透镜（3）的光轴（Z）延伸的第二竖直剖切平面（SE2）相交时得到的第二基本剖切曲线（BSK2）向外弯曲地构造，第二基本剖切曲线（BSK2）是连续的。
29.根据权利要求21所述的照明单元，其特征在于，至少一个光源（1）包括一个发光二极管或多个发光二极管。
30.一种照明设备，其包括至少两个根据权利要求1至29中任一项所述的照明单元，其中照明单元的光学体（101）水平并排地和/或竖直相叠地放置。
31.根据权利要求30所述的照明设备，至少两个照明单元的光学体（101）相互连接。
32.根据权利要求31所述的照明设备，至少两个照明单元的光学体（101）一体式地构造。
33.一种机动车探照灯，其具有至少一个根据权利要求1至29中任一项所述的照明单元或具有至少一个根据权利要求30到32中任一项所述的照明设备。
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