FR3138183A1 - Dispositif lumineux pour véhicule automobile. - Google Patents
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Abstract
Dispositif lumineux. Dispositif lumineux comprenant un dispositif optique et un premier circuit imprimé sur lequel est fixée une source de lumière comprenant une zone émettrice de rayons lumineux et un boîtier de protection entourant la zone émettrice de rayons lumineux, une première hauteur du boîtier de protection, par rapport à une surface plane du premier circuit imprimé, étant supérieure à une deuxième hauteur de la zone émettrice de rayons lumineux, caractérisé en ce que le dispositif lumineux comprend un masque agencé entre le dispositif optique et la zone émettrice de rayons lumineux de manière à empêcher que des rayons issus de la zone émettrice de rayons lumineux se réfléchissent sur le boîtier de protection et atteignent le dispositif optique, le masque étant en appui directement contre le premier circuit imprimé et/ou directement contre la source de lumière.. Figure pour l’abrégé : 5
Description
L’invention concerne un dispositif lumineux pour véhicule automobile.
Aujourd’hui, les optiques de véhicules automobiles comprennent des sources lumineuses de type LED ultra-pixellisées permettant d’afficher des images variées. Toutefois, l’utilisation d’une telle source lumineuse dans un optique de véhicule nécessite de résoudre différentes problématiques.
Tout d’abord, la netteté des images projetées par la source lumineuse peut être pénalisée par des phénomènes de réflexion des rayons issus de la zone émettrice de rayons lumineux sur des éléments situés dans l’optique et à proximité de la zone émettrice de rayons lumineux. En particulier, des réflexions lumineuses peuvent être causées par une surface réfléchissante d’un boîtier de protection, ladite surface réfléchissante surplombant la zone émettrice de rayons lumineux de la source lumineuse.
Par ailleurs, le fonctionnement de la source lumineuse peut être perturbé par des champs électromagnétiques extérieurs générés par des composants électroniques situés à proximité de la source lumineuse.
De plus, la source lumineuse produit de la chaleur qu’il est nécessaire d’évacuer afin de ne pas endommager les composants électroniques situés dans la source lumineuse ou à proximité de la source lumineuse.
En outre, il est nécessaire de protéger les composants de l’optique contre le caractère destructif des rayons solaires pénétrant via la lentille de l’optique.
Le but de l’invention est de fournir un dispositif lumineux permettant de pallier les contraintes précédemment décrites. En particulier, l’invention permet de réaliser un dispositif lumineux qui soit simple et fiable et qui permette à la fois de filtrer des réflexions lumineuses sur un boîtier de protection bordant la zone émettrice de rayons lumineux du dispositif lumineux, de protéger le dispositif lumineux des rayons solaires et des champs électromagnétiques environnants, et de dissiper la chaleur produite par la zone émettrice de rayons lumineux.
A cet effet, l’invention porte sur un dispositif lumineux comprenant un dispositif optique et un premier circuit imprimé sur lequel est fixée une source de lumière comprenant une zone émettrice de rayons lumineux et un boîtier de protection entourant la zone émettrice de rayons lumineux, une première hauteur du boîtier de protection par rapport à une surface plane du premier circuit imprimé, mesurée selon une première direction dirigée vers le dispositif optique perpendiculairement à ladite surface plane, étant supérieure à une deuxième hauteur de la zone émettrice de rayons lumineux par rapport à la surface plane mesurée selon la première direction,
le dispositif lumineux comprenant un masque agencé entre le dispositif optique et la zone émettrice de rayons lumineux de manière à empêcher que des rayons issus de la zone émettrice de rayons lumineux se réfléchissent sur le boîtier de protection et atteignent le dispositif optique,
le masque étant en appui directement contre le premier circuit imprimé et/ou directement contre la source de lumière.
le dispositif lumineux comprenant un masque agencé entre le dispositif optique et la zone émettrice de rayons lumineux de manière à empêcher que des rayons issus de la zone émettrice de rayons lumineux se réfléchissent sur le boîtier de protection et atteignent le dispositif optique,
le masque étant en appui directement contre le premier circuit imprimé et/ou directement contre la source de lumière.
Dans un mode de réalisation, le masque est directement en appui contre la zone émettrice de rayons lumineux et/ou contre le boîtier de protection de la source de lumière.
Dans un mode de réalisation, le masque s’étend selon une surface principale et comprend une ouverture délimitée par des rebords intérieurs pour le passage de rayons lumineux produits par la zone émettrice de rayons lumineux, les rebords intérieurs étant en saillie de la surface principale, ou dans le prolongement de la surface principale.
Dans un mode de réalisation, les extrémités des rebords intérieurs du masque présentent un chanfrein, par exemple un chanfrein de 45 degrés, orienté vers la zone émettrice de rayons lumineux.
Dans un mode de réalisation, les rebords intérieurs du masque sont en saillie de la surface principale du masque, et les extrémités des rebords intérieurs sont en appui directement contre la zone émettrice de rayons lumineux, de sorte à border la périphérie de la zone émettrice de rayons lumineux.
Dans un mode de réalisation, le masque est en appui directement contre un puits thermique disposé à proximité du dispositif lumineux, de sorte à favoriser le refroidissement de la zone émettrice de rayons lumineux.
Dans un mode de réalisation, le masque est réalisé dans un matériau flexible permettant aux rebords intérieurs d’épouser la forme de la zone émettrice de rayons lumineux.
Dans une mode de réalisation, les rebords intérieurs du masque sont dans le prolongement de la surface principale du masque, et une portion de la surface principale du masque est en appui directement contre le boîtier de protection.
Dans un mode de réalisation, le masque est en métal, notamment en aluminium, ou en acier inoxydable.
Dans un mode de réalisation, le masque forme une cage de Faraday à l’intérieur de laquelle est placée la source de lumière.
Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention.
La représente schématiquement un mode de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention
La représente schématiquement une vue en coupe d’un circuit imprimé sur lequel sont fixés une zone émettrice de rayons lumineux et un boîtier de protection.
La illustre un mode de réalisation d’une source de lumière.
La représente une vue de dessus d’un premier mode de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention.
La représente une vue en coupe du premier mode de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention.
La représente une vue en coupe d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention.
La représente une vue en coupe d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention.
Un premier mode de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention est représenté par la .
Le dispositif lumineux 10 comprend principalement,
- une source de lumière 1 comprenant une zone émettrice de rayons lumineux 11, et un boîtier de protection 12 entourant la zone émettrice de rayons lumineux 11,
- un premier circuit imprimé 2 présentant une surface 21 sur laquelle sont fixés la zone émettrice de rayons lumineux 11 et le boîtier de protection 12,
- un dispositif optique 3, pouvant être par exemple une lentille, et
- un masque 4 disposé entre la zone émettrice de rayons lumineux 11 et le dispositif optique 3.
- une source de lumière 1 comprenant une zone émettrice de rayons lumineux 11, et un boîtier de protection 12 entourant la zone émettrice de rayons lumineux 11,
- un premier circuit imprimé 2 présentant une surface 21 sur laquelle sont fixés la zone émettrice de rayons lumineux 11 et le boîtier de protection 12,
- un dispositif optique 3, pouvant être par exemple une lentille, et
- un masque 4 disposé entre la zone émettrice de rayons lumineux 11 et le dispositif optique 3.
Préférentiellement, la source de lumière 1 est une LED, dont la structure est détaillée par les figures 2 et 3.
La fournit une première représentation schématique de la zone émettrice de rayons lumineux 11 entourée par la résine de protection 12.
La zone émettrice de rayons lumineux 11 se décompose en une première-zone 111 dite active comprenant de la matière émettrice de photons, et une seconde zone 112 dite technique ne comprenant pas de matière émettrice de photons.
La zone active 111 comprend une matière physique qui émet des photons quand elle est traversée par un courant électrique, générant ainsi une lumière bleue. La zone active 111 comprend également une couche de phosphore qui transforme la lumière bleue en lumière blanche.
La zone active 111 est également nommée « matrice de pixels ». La matière émettrice de photons est décomposée en pixels. Chaque pixel peut être commandé individuellement pour émettre des photons. Chaque pixel de la matrice 111 est apte à émettre des rayons lumineux sur 180 degrés. Dans un mode de réalisation, la matrice de pixels 111 peut comprendre 25000 pixels.
La zone technique 112 se situe en périphérie de la zone active 111. En d’autres termes, la zone technique 112 est une fine bande qui borde le pourtour de la zone active 111 et qui n’émet pas de lumière. L’ordre de grandeur de la largeur de la zone technique 112 est de 500 microns, voire de 300 microns.
Dans un mode de réalisation préféré, le boîtier de protection 12 est une résine de protection 12 moulée autour de la zone technique 112.
Dans la suite du document, les termes « boîtier de protection » et « résine de protection » sont indifféremment utilisés.
La zone émettrice de rayons lumineux 11 et la résine de protection 12 sont fixées sur une surface plane 21 du premier circuit imprimé 2.
On définit une première direction d1, perpendiculaire à la surface plane 21 du premier circuit imprimé 2, la direction d1 étant orientée vers le dispositif optique 3.
Dans le mode de réalisation décrit, une première hauteur h1 de la résine de protection 12 par rapport à la surface plane 21, mesurée selon la première direction d1, est supérieure à une deuxième hauteur h2 de la zone émettrice de rayons lumineux 11 par rapport à la surface plane 21, mesurée selon la première direction d1. Autrement dit, la hauteur h1 de la résine de protection 12 dépasse la hauteur h2 de la zone émettrice de rayons lumineux 11. Par exemple la hauteur h1 est supérieure à la hauteur h2, la différence Δh entre les deux hauteurs pouvant être, par exemple, de 0,2 à 0,3 millimètre.
La représente schématiquement la source de lumière 1, ou LED 1, comprenant la zone émettrice de rayons lumineux 11 et la résine de protection 12 précédemment décrites. Dans cette vue plus détaillée, la structure de la LED 1 apparait plus précisément. Notamment, la matrice de pixels 111 est représentée associée à une matrice de commutateurs 13, également appelée « matrice de switchs 13 ».
La LED 1 comprend également un deuxième circuit imprimé 14 destiné à commander la matrice de switchs 13. L’ensemble constitué par la matrice de pixels 111 et la matrice de switchs 13 est fixé sur le deuxième circuit imprimé 14, par exemple par soudure.
Le deuxième circuit imprimé 14 permet de commander indépendamment l’état de chaque pixel de la LED 1 comme étant éclairé ou éteint. Un réseau de connexions filaires 15 permet de piloter chacun des pixels. Les connexions filaires 15 sont disposées entre la surface émettrice 11 et le deuxième circuit imprimé 14.
La résine de protection 12 a pour rôle de protéger le réseau de connexions filaires 15. A cet effet, la résine protectrice 12 enveloppe complètement le réseau de connexions filaires 15. Ainsi, l’écart de hauteur Δh entre la surface émettrice 11 et la résine de protection 12 est dû au volume occupé par le réseau de connexions filaires 15 et au surplus d’épaisseur de résine nécessaire pour envelopper les extrémités des connexions filaires 15 reliées à la surface émettrice 11.
De plus, pour une meilleure isolation thermique du réseau de connections filaires, la résine protectrice est préférentiellement de couleur claire, afin de ne pas absorber la chaleur.
La surépaisseur de la résine de protection 12, et sa capacité à réfléchir la lumière contribuent à générer des réflexions lumineuses parasites dans la LED 1.
Afin de neutraliser les réflexions lumineuses parasites, le dispositif lumineux 10 comprend un masque 4 agencé entre le dispositif optique 3 et la zone émettrice de rayons lumineux 11. Le masque 4 a pour rôle d’empêcher que des rayons issus de la zone émettrice de rayons lumineux 11, et se réfléchissant sur la résine de protection 12, n’atteignent le dispositif optique 3.
En d’autres termes, un masque 4 a été intégré dans le dispositif lumineux 10, de sorte à bloquer des réflexions lumineuses -générées par la surépaisseur Δh de la résine protectrice 12 par rapport à la zone émettrice 11- avant qu’elles n’atteignent le dispositif optique 3.
En l’absence de masque 4, la zone émettrice 11 bordée par la résine protectrice 12 définit un premier faisceau lumineux 20, représenté sur les figures 5 à 7. Le premier faisceau lumineux 20 correspond aux rayons émis par la zone émettrice 11 parvenant jusqu’au dispositif optique 3 sans réflexion sur la résine protectrice 12.
Le masque 4 équipant le dispositif lumineux 10 s’étend selon une surface principale 41 et comprend une ouverture 42 délimitée par des rebords intérieurs 43, l’ouverture 42 permettant le passage, vers le dispositif optique 3, de rayons lumineux produits par la zone émettrice de rayons lumineux 11.
En présence du masque 4, la zone émettrice 11 définit alors un deuxième faisceau lumineux 30, qui correspond aux rayons émis par la zone émettrice 11 parvenant jusqu’au dispositif optique 3 après avoir traversé le masque 4. Selon la forme de l’ouverture 42, le faisceau de lumière 20 peut prendre diverses formes, par exemple une forme conique si l’ouverture 42 est circulaire.
Avantageusement, la forme de l’ouverture 42 est définie de sorte que le deuxième faisceau lumineux 30 soit sensiblement identique au premier faisceau lumineux 20, et de sorte à filtrer des rayons lumineux issus d’une réflexion sur la résine protectrice 12.
Les extrémités 431 des rebords intérieurs 43 du masque présentent un chanfrein 432, par exemple un chanfrein de 45 degrés, orienté vers la zone émettrice de rayons lumineux 11. Le chanfrein a pour effet d’empêcher la réflexion de rayons lumineux, issus de la zone émettrice 11, sur les extrémités 431 des rebords intérieurs 43.
La surface principale 41 est préférentiellement parallèle à la surface de la zone émettrice de rayons lumineux 11.
Avantageusement, le masque 4 est réalisé dans un matériau absorbant la lumière, en particulier le masque 4 est réalisé dans un matériau sombre. Cette caractéristique du masque 4 a pour premier effet d’éviter la réflexion de rayons issus de la zone émettrice 11 sur le masque 4. Elle a également pour effet de protéger le dispositif lumineux 10 contre l’effet destructeur de rayons solaires pénétrant dans le dispositif lumineux 10 via le dispositif optique 3.
Différents modes de réalisation du masque 4 sont décrits ci-après en référence aux figures 4 à 7. Selon le mode de réalisation, le masque 4 est en appui directement contre le premier circuit imprimé 2 et/ou directement contre la source de lumière 1. Dans le cas où il est en appui contre la source de lumière 1, le masque 4 peut être directement en appui contre la zone émettrice de rayons lumineux 11 et/ou contre le boîtier de protection 12.
Ainsi,
- dans le premier mode de réalisation décrit par les figures 4 et 5, le masque 4 est en appui contre la surface émettrice 11, qui fait partie de la LED 1, la LED 1 étant elle-même fixée au premier circuit imprimé 2,
- dans le deuxième mode de réalisation décrit par la , le masque 4 est en appui contre la résine de protection 12, qui fait partie de la LED 1, la LED 1 étant elle-même fixée au premier circuit imprimé 2, et
- dans le troisième mode de réalisation décrit par la , le masque 4 est en appui contre le premier circuit imprimé 2.
- dans le premier mode de réalisation décrit par les figures 4 et 5, le masque 4 est en appui contre la surface émettrice 11, qui fait partie de la LED 1, la LED 1 étant elle-même fixée au premier circuit imprimé 2,
- dans le deuxième mode de réalisation décrit par la
- dans le troisième mode de réalisation décrit par la
Dans le premier mode de réalisation, les rebords intérieurs 43 du masque 4 sont en saillie de la surface principale 41 ; dans les deuxième et troisièmes modes de réalisation, les rebords intérieurs 43 du masque 4 sont dans le prolongement de la surface principale 41.
Les figures 4 et 5 schématisent respectivement une vue de dessus et une vue en coupe du premier mode de réalisation du dispositif lumineux 10 selon l’invention.
Dans le premier mode de réalisation, les rebords intérieurs 43 du masque 4 sont sensiblement perpendiculaires à la surface principale 41 du masque 4, et orientés vers la zone émettrice de rayons lumineux 11. Les extrémités 431 des rebords intérieurs 43 sont en contact avec la zone émettrice de rayons lumineux 11, de sorte à border la périphérie de la zone émettrice de rayons lumineux 11. Avantageusement, le contact entre les extrémités 431 et la zone émettrice de rayons lumineux 11 s’effectue à proximité de la zone technique 112 de la zone émettrice de rayons lumineux 11.
Avantageusement, dans le premier mode de réalisation, le chanfrein 432 est orienté à la fois en regard de la zone émettrice de rayons lumineux 11 et de la résine de protection 12.
Avantageusement, le masque 4 est réalisé dans un matériau flexible permettant aux rebords intérieurs 43 d’épouser la forme de la zone émettrice de rayons lumineux 11, en particulier permettant aux extrémités 431 des rebords intérieurs 43 de venir en contact avec la zone émettrice 11 tout en étant au plus proche de la zone technique 112. De plus, le masque 4 peut présenter des découpes 44 facilitant l‘ajustement des rebords intérieurs 43 à la forme de la zone émettrice de rayons lumineux 11. L’ajustement des rebords intérieurs 43 à la forme de la zone émettrice peut nécessiter un recouvrement au niveau des bordures des découpes 44 : dans ce cas, au niveau d’au moins une découpe 44, une première bordure de la découpe vient recouvrir une deuxième bordure de la découpe.
Dans le deuxième mode de réalisation représenté par la , les rebords intérieurs 43 du masque 4 sont dans le prolongement de la surface principale 41 du masque 4, et une portion 411 de la surface principale du masque est en appui directement contre la résine de protection 12. Par leur forme et par leur matière absorbant les rayons, les rebords intérieurs du masque 4, notamment par les extrémités 431 et le chanfrein 432, bloquent les rayons issus de la zone émettrice 11 se réfléchissant sur la résine de protection 12.
Dans le troisième mode de réalisation représenté par la , les rebords intérieurs 43 du masque 4 sont dans le prolongement de la surface principale 41 du masque 4, et le masque 4 est en appui directement contre le premier circuit imprimé 2 (la liaison entre le masque 4 et le premier circuit imprimé 2 n’est pas représentée par la ). De même que dans le deuxième mode de réalisation, par leur forme et par leur matière absorbant les rayons, les rebords intérieurs du masque 4, notamment par les extrémités 431 et le chanfrein 432, bloquent les rayons issus de la zone émettrice 11 se réfléchissant sur la résine de protection 12.
Selon le mode de réalisation, notamment dans le troisième mode de réalisation, le masque 4 peut servir également à protéger des rayons solaires des composants électroniques 6 situés à proximité du dispositif optique 10 et ne faisant pas partie du dispositif optique 4. En revanche, dans le deuxième mode de réalisation, le masque 4 ne pourra pas remplir cette fonction et un dispositif de protection solaire additionnel 7 sera nécessaire pour protéger des composants électroniques 6 disposés à proximité de la LED 1.
Dans certains modes de réalisation, notamment dans le premier mode de réalisation du dispositif lumineux 10, le masque 4 est relié à un puits thermique 5 disposé à proximité du dispositif lumineux 10, de sorte à favoriser le refroidissement de la zone émettrice de rayons lumineux 11, via un chemin thermique 8. Afin de favoriser l’évacuation thermique de la chaleur issue de la zone émettrice 11, le masque 4 doit présenter une épaisseur minimale, l’épaisseur minimale pouvant dépendre du matériau constituant le masque 4.
Avantageusement, le masque 4 peut former une cage de Faraday à l’intérieur de laquelle est placée la source de lumière 1 (ou LED 1), limitant le passage des ondes électromagnétiques environnantes en direction de la source de lumière 1. Dans un mode de réalisation, la cage de Faraday formée par le masque 4 protège également des équipements environnant la LED 1 des émissions électromagnétiques issues de la LED 1.
Finalement, le dispositif lumineux selon l’invention permet de pallier les différentes problématiques rencontrées lors de l’utilisation d’une source lumineuse de type LED dans un optique de véhicule automobile, et plus spécifiquement lorsque le boîtier de protection de la LED génère des réflexions lumineuses susceptibles parasiter l’image projetée par le dispositif lumineux.
Placé au plus près de la source lumineuse, le masque selon l’invention permet de supprimer les rayons réfléchis tout en conservant un faisceau lumineux utile sensiblement équivalent au faisceau utile qui serait obtenu sans masque.
Dans un mode de réalisation, le masque selon l’invention est en contact avec la zone émettrice de rayons lumineux de la LED et permet ainsi l’évacuation de la chaleur générée par la LED via un chemin thermique reliant le masque à un puits thermique.
Avantageusement, le masque selon l’invention protège en outre la LED -et des composants électroniques environnants la LED- contre les rayons solaires susceptibles de pénétrer via la lentille du dispositif lumineux, et également contre les rayonnements électromagnétiques.
Claims (10)
- Dispositif lumineux (10) comprenant un dispositif optique (3) et un premier circuit imprimé (2) sur lequel est fixée une source de lumière (1) comprenant une zone émettrice de rayons lumineux (11) et un boîtier de protection (12) entourant la zone émettrice de rayons lumineux (11), une première hauteur (h1) du boîtier de protection (12) par rapport à une surface plane (21) du premier circuit imprimé (2), mesurée selon une première direction (d1) dirigée vers le dispositif optique (3) perpendiculairement à ladite surface plane (21), étant supérieure à une deuxième hauteur (h2) de la zone émettrice de rayons lumineux (11) par rapport à la surface plane (21) mesurée selon la première direction (d1), caractérisé en ce que le dispositif lumineux (10) comprend un masque (4) agencé entre le dispositif optique (3) et la zone émettrice de rayons lumineux (11) de manière à empêcher que des rayons issus de la zone émettrice de rayons lumineux (11) se réfléchissent sur le boîtier de protection (12) et atteignent le dispositif optique (3),
le masque (4) étant en appui directement contre le premier circuit imprimé (2) et/ou directement contre la source de lumière (1). - Dispositif lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le masque (4) est directement en appui contre la zone émettrice de rayons lumineux (11) et/ou contre le boîtier de protection (12) de la source de lumière (1).
- Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le masque (4) s’étend selon une surface principale (41) et comprend une ouverture (42) délimitée par des rebords intérieurs (43) pour le passage de rayons lumineux produits par la zone émettrice de rayons lumineux (11), les rebords intérieurs (43) étant en saillie de la surface principale (41), ou dans le prolongement de la surface principale (41).
- Dispositif lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités (431) des rebords intérieurs (43) du masque présentent un chanfrein (432), par exemple un chanfrein de 45 degrés, orienté vers la zone émettrice de rayons lumineux (11).
- Dispositif lumineux (10) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les rebords intérieurs (43) du masque (4) sont en saillie de la surface principale (41) du masque (4), et en ce que les extrémités (431) des rebords intérieurs sont en appui directement contre la zone émettrice de rayons lumineux (11), de sorte à border la périphérie de la zone émettrice de rayons lumineux (11).
- Dispositif lumineux (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le masque (4) est en appui directement contre un puits thermique (5) disposé à proximité du dispositif lumineux (10), de sorte à favoriser le refroidissement de la zone émettrice de rayons lumineux (11).
- Dispositif lumineux (10) selon l’une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le masque (4) est réalisé dans un matériau flexible permettant aux rebords intérieurs (43) d’épouser la forme de la zone émettrice de rayons lumineux (11).
- Dispositif lumineux selon l’une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les rebords intérieurs (43) du masque (4) sont dans le prolongement de la surface principale (41) du masque (4), en ce qu’une portion (411) de la surface principale du masque est en appui directement contre le boîtier de protection (12).
- Dispositif lumineux (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le masque (4) est en métal, notamment en aluminium, ou en acier inoxydable.
- Dispositif lumineux (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le masque (4) forme une cage de Faraday à l’intérieur de laquelle est placée la source de lumière (1).
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2023
- 2023-07-18 WO PCT/EP2023/069967 patent/WO2024017916A1/fr unknown
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