CH638055A5 - Miroir chauffant, destine a constituer un element de retroviseur exterieur pour vehicule. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un miroir chauffant, destiné à constituer un élément de rétroviseur extérieur pour véhicule.
L'amélioration constante du confort de la conduite et de la sécurité à bord des véhicules exige le perfectionnement continu de tous les accessoires de ces véhicules, au nombre desquels le rétroviseur extérieur n'est pas l'un des moindres.
On sait que les miroirs constitutifs des rétroviseurs extérieurs pour véhicules se trouvent soumis à des conditions d'utilisation particulièrement sévères. Ces miroirs sont en effet en premier lieu fortement exposés à la corrosion, étant donné qu'ils sont destinés à être utilisés des années durant dans des conditions atmosphériques sévères, auxquelles peuvent venir encore s'ajouter d'autres facteurs de corrosion tels que présence de sel sur les chaussées mouillées en hiver, chocs thermiques répétés résultant de forts écarts de température, dégâts mécaniques provenant d'impact avec des grains de sable, etc. Les mesures de protection habituellement appliquées sur les miroirs argentés standards se révèlent tout à fait insuffisantes pour assurer une stabilité durable contre cette corrosion.
La visibilité de ces rétroviseurs extérieurs est par ailleurs susceptible d'être fréquemment altérée par la présence de conditions atmosphériques défavorables, propres à occasionner l'embuage complet de ces rétroviseurs dans le cas d'une atmosphère saturée d'humidité, ou voire leur givrage complet dans le cas de températures devenant inférieures à 0°C. Les seules mesures appliquées jusqu'à présent pour désembuer ou dégivrer ces rétroviseurs consistent à procéder à leur nettoyage manuel, ce qui constitue une solution loin d'être pratique, notamment lorsque le véhicule se trouve en circulation.
Les rétroviseurs extérieurs de véhicule sont en outre susceptibles dans certaines conditions d'utilisation d'occasionner une certaine gêne visuelle pour le conducteur, notamment lors de la conduite à la tombée de la nuit, où la réflectivité des rétroviseurs risque alors de devenir par trop insuffisante, et lors de la conduite en pleine nuit, où l'illumination de ces rétroviseurs par les phares des véhicules approchant par l'arrière risque alors de causer un certain éblouissement du conducteur. On a déjà proposé à l'heure actuelle un certain nombre de mesures permettant de supprimer ces causes de gêne visuelle, notamment celles consistant à utiliser des systèmes réfléchissants diélectriques multicouches, qui présentent l'avantage majeur de renforcer la réflectivité dans la partie bleue du spectre visible (amélioration de la visibilité à la tombée de la nuit) tout en atténuant fortement la réflectivité dans la partie jaune de ce spectre (suppression du risque d'éblouissement). Mais personne n'a apparemment pensé jusqu'à présent à perfectionner de telles mesures, en vue de pouvoir procéder conjointement au désembuage et/ou au dégivrage des rétrovisuers extérieurs.
La présente invention a précisément pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients susmentionnés, en proposant un miroir à hautes performances qui soit capable de procurer à l'utilisateur un confort visuel maximal dans les conditions d'utilisation les plus variées, tout en étant doué d'une excellente résistance à la corrosion.
A cet effet, la présente invention a pour objet un miroir chauffant, destiné à constituer un élément de rétroviseur extérieur pour véhicule, comprenant un substrat transparent recouvert sur au moins l'une de ses faces par un revêtement réfléchissant, ledit revêtement réfléchissant étant constitué par un empilement de couches non métalliques transparentes présentant alternativement un indice de réfraction élevé et un indice de réfraction faible, caractérisé par le fait qu'au moins l'une desdites couches à indice de réfraction élevé est faite en un matériau transparent électriquement conducteur, les couches restantes étant par ailleurs faites en des matériaux transparents diélectriques, ladite couche électriquement conductrice étant destinée à être alimentée en courant électrique de façon à constituer une couche chauffante pour ledit miroir.
On voit ainsi que l'une des caractéristiques essentielles du miroir chauffant qui vient d'être défini réside dans l'utilisation d'un type de miroir bien connu, se composant d'un substrat transparent recouvert d'un revêtement réfléchissant multicouche constitué par un empilement de couches transparentes diélectriques présentant un indice de réfraction alternativement élevé et faible, dans lequel au moins l'une des couches transparentes diélectriques à indice de réfraction élevé se trouve remplacée par une couche transparente électriquement conductrice, de façon à pouvoir jouer le rôle de couche chauffante pour le miroir (en vue d'assurer notamment le désembuage
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et/ou le dégivrage de ce miroir, dans le cas de son utilisation comme élément de rétroviseur extérieur pour véhicule).
Le remplacement susmentionné d'au moins une couche diélectrique de l'empilement par une couche électriquement conductrice peut être appliqué aussi bien à une seule des couches diélectriques à indice de réfraction élevé de cet empilement qu'à plusieurs de ces couches diélectriques à indice de réfraction élevé, voire encore à la totalité de ces couches. Cette ou ces couches électriquement conductrices ainsi substituées doivent bien entendu être choisies de façon à présenter des caractéristiques optiques qui restent compatibles avec celles des autres couches diélectriques de l'empilement réfléchissant, de façon à pouvoir continuer d'exercer, en plus de leur fonction électrique de couche chauffante susmentionnée, leur fonction optique usuelle permettant de conférer, en coopération avec les autres couches, un haut pouvoir réfléchissant à l'ensemble de l'empilement. De telles couches électriquement conductrices doivent donc notamment être faites en des matériaux qui soient non métalliques, de façon à être aussi peu absorbantes de la lumière que possible. Comme matériaux non métalliques susceptibles d'obéir aux exigences requises, on peut ainsi à titre d'exemple envisager d'utiliser des matériaux transparents électriquement conducteurs non métalliques tels que de l'oxyde d'indium, de l'oxyde d'étain, de l'oxyde mixte d'indium et d'étain, de l'oxyde mixte d'indium et d'antimoine, du stannate de cadmium, etc.
Les autres couches diélectriques de l'empilement réfléchissant peuvent, quant à elles, être faites en tout matériau transparent diélectrique bien connu de l'état de la technique. Les couches diélectriques à indice de réfraction faible pourront ainsi, à titre d'exemple, être faites en des matériaux transparents diélectriques tels que Si02, verre borosilicate, cryolite, MgF2, etc., cependant que les autres couches diélectriques à indice de réfraction élevé pourront être faites en des matériaux transparents diélectriques tels que Ti02, ZnS, etc.
Le revêtement réfléchissant et chauffant multicouche constitutif du miroir selon la présente invention peut être appliqué aussi bien sur la face avant du substrat transparent utilisé comme support de ce revêtement, c'est-à-dire sur la face destinée à être située en regard du rayonnement lumineux incident, que sur la face arrière de ce substrat transparent, c'est-à-dire sur l'autre face opposée à cette face avant.
La face arrière du miroir (revêtue ou non du revêtement réfléchissant multicouche) sera par ailleurs dans l'un ou l'autre cas équipée avantageusement d'une couche additionnelle opaque, destinée à absorber la portion de lumière incidente non réfléchie par le revêtement réfléchissant multicouche. Une telle couche absorbante est néanmoins susceptible en variante d'être appliquée contre la face interne de l'armature généralement destinée à supporter le miroir, au lieu d'être appliquée directement contre la face arrière de ce miroir comme susmentionné.
Le revêtement réfléchissant et chauffant multicouche du miroir selon la présente invention peut par ailleurs être avantageusement constitué par un empilement comprenant un nombre de couches impair, cet empilement étant au demeurant agencé sur le substrat transparent de façon que la première des couches destinée à être frappée par la lumière incidente (et donc également la dernière de ces couches) soit une couche à indice de réfraction élevé. L'épaisseur optique de chacune des couches de l'empilement pourra en outre être avantageusement choisie de façon à être sensiblement égale au quart de la longueur d'onde moyenne de la portion spectrale de lumière incidente que l'on désire préférentiellement réfléchir, ou à un multiple impair du quart de cette longueur d'onde moyenne. Cette longueur d'onde moyenne pourra ainsi, de manière particulièrement avantageuse, notamment dans le cas où le miroir chauffant selon l'invention est destiné à constituer un élément de rétroviseur extérieur pour véhicule, être choisie dans la partie bleue du spectre visible de la lumière incidente, de façon à conférer à ce miroir chauffant un pouvoir réfléchissant sélectif qui soit beaucoup plus élevé dans le bleu que dans le jaune (disposition particulièrement avantageuse permettant d'atténuer l'éblouissement par les phares des véhicules approchant par l'arrière).
Rappelons pour mémoire que l'utilisation comme revêtement réfléchissant d'un empilement se composant d'un nombre impair de couches quart onde constitue une disposition avantageuse bien connue, qui permet de conférer un pouvoir réfléchissant sélectif particulièrement élevé à cet empilement, dont le maximum se trouve centré sur la longueur d'onde moyenne sélectionnée pour la détermination de l'épaisseur optique des différentes couches de l'empilement (disposition agissant en sorte qu'au moins les premières réflexions partielles successives aux différentes interfaces de l'empilement se retrouvent en phase les unes avec les autres à leur sortie de l'empilement). La sélection d'une longueur moyenne décalée par rapport à la longueur d'onde médiane du spectre visible permet ainsi d'obtenir pour l'empilement un pouvoir réfléchissant sélectif permettant de couper toute portion désirée du spectre visible (le choix d'une longueur d'onde moyenne située dans la partie bleue du spectre visible permettant ainsi à titre d'exemple, ainsi que déjà mentionné, de couper la partie jaune de ce spectre).
Rappelons également que l'épaisseur optique d'une couche transparente peut se définir comme étant égale au produit de l'épaisseur géométrique de cette couche par son indice de réfraction. Le matériau transparent électriquement conducteur constitutif de la ou des couches chauffantes du miroir selon l'invention étant un matériau qui présente généralement de fortes caractéristiques de dispersion (la dispersion étant la propriétée présentée par certains matériaux d'avoir un indice de réfraction variable avec la longueur d'onde utilisée), il conviendra donc de tenir également compte de ce facteur additionnel de dispersion pour effectuer la détermination exacte de l'épaisseur géométrique requise pour cette ou ces couches chauffantes, en fonction de la longueur d'onde moyenne sélectionnée.
La présence au sein de l'empilement réfléchissant d'une ou plusieurs couches conductrices destinées à servir de couches chauffantes nécessite bien évidemment qu'il soit prévu des moyens annexes permettant de connecter électriquement cette ou ces couches chauffantes à une source d'alimentation électrique appropriée. De tels moyens de connexion peuvent être constitués par tous les moyens bien connus de l'état de la technique. On peut ainsi envisager à titre d'exemple, dans le cas où l'empilement comprend une couche chauffante externe unique, d'appliquer des bandes de contact électriques (telles que bandes d'argent) directement sur deux des bords opposés de la face extérieure de cette couche chauffante. On peut également envisager, notamment dans le cas où l'empilement comporte plusieurs couches chauffantes, d'utiliser une autre disposition avantageuse consistant à faire déborder des couches diélectriques deux portions opposées de ces couches chauffantes, et à appliquer des bandes de contact électriques sur ces parties opposées en débordement.
Le miroir chauffant selon l'invention doit être en mesure, notamment dans le cas où il est destiné à constituer un rétroviseur extérieur pour véhicule, de donner lieu à des performances de chauffage telles qu'il puisse dissiper une puissance électrique de l'ordre de 0,02 à 0,1 W/cm2 de miroir. Les dimensions longitudinales du rétroviseur ainsi que les caractéristiques électriques de la source d'alimentation disponible étant généralement imposées, les performances de chauffage requises pourront être satisfaites en sélectionnant de manière appropriée le nombre exact de couches chauffantes devant équiper le miroir, et/ou le matériau constitutif de ces couches (choix de la résis-tivité adéquate), et/ou l'épaisseur de ces couches (choix du multiple impair adéquat du quart de la longueur d'onde moyenne sélectionnée).
Les différentes couches constitutives de l'empilement réfléchissant et chauffant du miroir selon l'invention pourront être déposées à l'aide de toutes les méthodes de déposition physiques ou chimiques connues, telles que méthodes d'évaporation-condensation sous vide, méthodes de pulvérisation cathodique («sputtering» réactif ou non réactif, avec excitation éventuelle par radiofréquence, et/ou avec l'aide éventuelle d'un magnétron plat), méthodes de déposition ionique («ion plating» réactif ou non réactif, avec excitation éventuelle par radiofréquence, et/ou aide éventuelle d'un magnétron
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plat), méthodes de déposition par réaction chimique en phase gazeuse (CVD), etc. La ou les couches chauffantes de ce miroir pourront ainsi, à titre d'exemple, être avantageusement déposées par une méthode de pulvérisation réactive au magnétron plat telle que celle décrite dans le brevet suisse N° 611938 au nom de la titulaire, cependant que les autres couches diélectriques pourront être avantageusement déposées par une méthode de pulvérisation non réactive au magnétron plat faisant appel à une excitation radiofréquence. L'ensemble de ces dépôts pourra au demeurant être effectué en une seule passe, au sein d'une unité de production unique contenant les différents magnétrons.
Le miroir chauffant selon la présente invention présente l'avantage majeur de constituer un agencement particulièrement simplifié (conception d'un revêtement multicouche capable de remplir à lui seul une double fonction optique et électrique), lequel est néanmoins capable, malgré cette simplification, de procurer un confort visuel maximal à l'utilisateur. Un tel miroir chauffant présente en outre l'avantage additionnel d'être extrêmement stable à la corrosion,
étant donné que les différentes couches constitutives du revêtement réfléchissant et chauffant sont faites en des matériaux non métalliques.
Le miroir chauffant selon la présente invention est notamment destiné à être utilisé comme élément de rétroviseur extérieur pour véhicules, tels que voitures de tourisme ou véhicules poids lourds.
Le dessin annexé illustre, schêmatiquement et à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution du miroir chauffant, objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue en coupe transversale, illustrant une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale partielle, illustrant une seconde forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue en coupe analogue à celle de la fig. 1, illustrant une troisième forme d'exécution.
La fig. 4 est un diagramme illustrant les caractéristiques optiques du miroir selon l'invention.
La fig. 1 illustre une première forme d'exécution du miroir chauffant selon l'invention, équipé sur sa face avant d'un revêtement réfléchissant tricouche comportant une couche chauffante unique. Le miroir Mj représenté sur cette fig. 1 comprend un substrat plan parallèle 1 fait en verre, recouvert sur sa face arrière lb d'une couche opaque 2 constituée par un vernis noir, et sur sa face avant la d'un revêtement tricouche 10. Ce revêtement tricouche 10 comprend, respectivement, une première couche 11 disposée directement contre la face avant la, faite en un matériau transparent diélectrique à haut indice de réfraction (tel que Ti02); une seconde couche 12 disposée contre la première couche 11, faite en un matériau transparent diélectrique à bas indice de réfraction (tel que Si02); et une troisième couche 13 disposée contre la seconde couche 12, faite en un matériau transparent électriquement conducteur à haut indice de réfraction (tel que de l'oxyde d'indium et d'étain).
Les épaisseurs optiques des différentes couches 11, 12 et 13 sont choisies de façon à être égales au quart d'une longueur d'onde moyenne sélectionnée dans la partie bleue du spectre visible (la seconde couche 12 à bas indice de réfraction présentant donc une épaisseur substantiellement supérieure à celle des première et troisième couches 11 et 13 à haut indice de réfraction). La couche externe électriquement conductrice 13 est par ailleurs recouverte, sur deux de ses bords opposés (avantageusement les bords s'étendant dans le sens de la longueur du miroir) de bandes de contact 14 faites en argent, destinées à être connectées à une source d'alimentation électrique appropriée.
Le fonctionnement du miroir chauffant qui vient d'être décrit est dès lors aisément compréhensible: la couche chauffante externe 13 est à tout moment requise connectée à la source d'alimentation électrique disponible, afin de procéder au désembuage et/ou au dégivrage du miroir Mt. Le miroir Mj une fois correctement désembué et/ou dégivré, le revêtement tricouche 10 pris dans son ensemble peut alors exercer sa fonction optique usuelle vis-à-vis de la lumière incidente i, en réfléchissant de manière préférentielle la partie bleue de cette lumière (rayon réfléchi r au dessin), et en laissant passer la majeure portion de la partie jaune de cette lumière (laquelle est alors absorbée par la couche opaque 2), procurant ainsi un confort visuel maximal à l'utilisateur.
La fig. 2 illustre une seconde forme d'exécution du miroir chauffant selon l'invention, équipé sur sa face arrière d'un revêtement réfléchissant tricouche comportant une double couche chauffante (les éléments identiques à ceux de la fig. 1 restant affectés des mêmes signes au dessin). Le miroir M2 représenté sur cette fig. 2 comprend un substrat transparent 1, recouvert successivement sur sa face arrière lb d'un revêtement tricouche 20 et d'une couche opaque 2. Ce revêtement tricouche 20 comprend, respectivement, une première couche 21 disposée directement contre la face arrière lb, faite en un matériau transparent électriquement conducteur à haut indice de réfraction; une seconde couche 22 disposée contre la première couche 21, faite en un matériau transparent diélectrique à bas indice de réfraction; et une troisième couche 23 immédiatement adjacente à la couche opaque 2, également faite en un matériau transparent électriquement conducteur à haut indice de réfraction. Les deux couches électriquement conductrices 21 et 23, qui sont destinées à être connectées à une source d'alimentation électrique appropriée, constituent ainsi une double couche chauffante pour le miroir M2, le revêtement tricouche 20 pris dans son ensemble étant par ailleurs destiné à exercer sa fonction réfléchissante usuelle.
La fig. 3 illustre une troisième forme d'exécution du miroir chauffant selon l'invention, équipé sur sa face avant d'un revêtement réfléchissant à cinq couches comportant une double couche chauffante. Le miroir M3 représenté sur cette fig. 3 comprend un substrat transparent 1, recouvert sur sa face arrière lb de la couche opaque 2, et sur sa face avant la d'un revêtement à cinq couches 30. Ce revêtement 30 comprend, successivement, une première couche 31 disposée directement contre la face avant la, faite en un matériau transparent diélectrique à haut indice de réfraction; une seconde couche 32 disposée contre la première couche 31, faite en un matériau transparent diélectrique à bas indice de réfraction; une troisième couche 33 disposée contre la seconde couche 32, faite en un matériau transparent électriquement conducteur à haut indice de réfraction; une quatrième couche 34 disposée contre la troisième couche 33, également faite en un matériau transparent diélectrique à bas indice, et une cinquième couche 35 disposée contre la quatrième couche 34, également faite en un matériau transparent diélectrique à haut indice. Les couches conductrices 33 et 35 constituent ainsi une double couche chauffante pour le miroir M3, le revêtement à cinq couches 30 pris dans son ensemble étant par ailleurs destiné à exercer sa fonction réfléchissante usuelle (la réflectivité totale étant plus élevée que précédemment, du fait du nombre supérieur de couches).
Exemple 1:
On réalise un miroir analogue à celui de la fig. 1, conçu de façon à réfléchir préférentiellement dans la partie bleue du spectre visible [sélection d'une longueur d'onde moyenne X0 («design wavelength») sensiblement égale à 5000 Â]. Ce miroir (40 x 20 cm) est équipé sur sa face avant d'un revêtement tricouche 10 comprenant, respectivement:
— une première couche 11 de Ti02 de 540 Â d'épaisseur (n = 2,32),
— une seconde couche 12 de Si02 de 856 Â d'épaisseur (n = 1,46), et
— une troisième couche 13 de (In2O3)0i9(SnO2)0^ de 631 Â d'épaisseur (n = 1,98 à 5000 Â).
Sur les bords longitudinaux de la face externe de la couche conductrice 13 sont par ailleurs appliquées deux bandes de contact 14 en argent, de 40 cm de longueur, situées à 20 cm l'une de l'autre.
Le revêtement réfléchissant tricouche 10 ainsi réalisé présente une réflectivité R dont la variation en fonction de la longueur d'onde X de la lumière incidente est donnée par la courbe A de la fig. 4, la réflectivité maximale étant de l'ordre de 70% (pour X = 5000 Â) et s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
638 055
la réflectivité moyenne dans le spectre visible étant de l'ordre de 38%.
La couche chauffante externe 13 présente par ailleurs une résistance (mesurée entre les deux bandes de contact 14) de l'ordre de 20 C2, ce qui permet une dissipation de puissance de 0,036 W/cm2 5 lorsqu'elle se trouve connectée à une source de courant continue de 24 V.
Exemple 2:
On réalise un miroir analogue à celui de l'exemple 1, mis à part le io fait que le revêtement réfléchissant et chauffant comporte maintenant cinq couches au lieu de trois comme précédemment, à savoir: — une première couche et une troisième couche de Ti02 de
540 À d'épaisseur (la première couche reposant directement sur le substrat transparent),
— une seconde et une quatrième couche de Si02 de 856 Â d'épaisseur, et
— une cinquième couche de (In2O3)0-9(SnO2)0 j de 631 Â d'épaisseur (couche chauffante externe).
Le revêtement réfléchissant et chauffant ainsi réalisé présente une réflectivité R dont la variation en fonction de la longueur d'onde X de la lumière incidente est donnée par la courbe B de la fig. 4 (réflectivité beaucoup plus sélective que précédemment, et présentant un maximal de l'ordre de 85%). Les caractéristiques électriques de la couche chauffante externe restent par ailleurs identiques à celles décrites dans l'exemple 1.
R
1 feuille dessins
Claims (10)
1. Miroir chauffant, destiné à constituer un élément de rétroviseur extérieur pour véhicule, comprenant un substrat transparent recouvert sur au moins l'une de ses faces par un revêtement réfléchissant, ledit revêtement réfléchissant étant constitué par un empilement de couches non métalliques transparentes présentant alternativement un indice de réfraction élevé et un indice de réfraction faible, caractérisé par le fait qu'au moins l'une desdites couches à indice de réfraction élevé est faite en un matériau transparent électriquement conducteur, les couches restantes étant par ailleurs faites en des matériaux transparents diélectriques, ladite couche électriquement conductrice étant destinée à être alimentée en courant électrique de façon à constituer une couche chauffante pour ledit miroir.
2. Miroir chauffant selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une seule desdites couches à indice de réfraction élevé dudit empilement est faite en un matériau transparent électriquement conducteur.
2
REVENDICATIONS
3. Miroir chauffant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que plusieurs desdites couches à indice de réfraction élevé dudit empilement sont faites en un matériau transparent électriquement conducteur.
4. Miroir chauffant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la totalité desdites couches à indice de réfraction élevé dudit empilement sont faites en un matériau transparent électriquement conducteur.
5. Miroir chauffant selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit matériau transparent électriquement conducteur est choisi dans le groupe comprenant l'oxyde d'indium, l'oxyde d'étain, l'oxyde mixte d'indium et d'étain, l'oxyde mixte d'indium et d'antimoine, et le stannate de cadmium.
6. Miroir chauffant selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit matériau transparent électriquement conducteur est constitué par un oxyde mixte d'indium et d'étain.
7. Miroir chauffant selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le nombre desdites couches transparentes électriquement conductrices, ainsi que la résistivité électrique et l'épaisseur de ces couches, sont telles que la puissance électrique globale dissipée soit de 0,02 à 0,1 W/cm2.
8. Miroir chauffant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit empilement constitutif dudit revêtement réfléchissant comprend un nombre impair de couches non métalliques transparentes, ledit empilement étant agencé de façon que la première couche frappée par la lumière incidente soit une couche à indice de réfraction élevé.
9. Miroir chauffant selon la revendication 1, réfléchissant préfé-rentiellement une portion spectrale de la lumière incidente, caractérisé par le fait que l'épaisseur optique des différentes couches dudit empilement est choisie sensiblement égale au quart de la longueur d'onde moyenne de la portion spectrale que l'on désire réfléchir, ou à un multiple impair du quart de cette longueur d'onde moyenne.
10. Miroir chauffant selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite longueur d'onde moyenne est choisie dans la partie bleue du spectre visible de la lumière incidente, de façon à conférer audit miroir un pouvoir réfléchissant sélectif beaucoup plus élevé dans le bleu que dans le jaune.
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