JP3219084B2 - 高圧放電灯およびその製造方法 - Google Patents
高圧放電灯およびその製造方法Info
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- JP3219084B2 JP3219084B2 JP2000067608A JP2000067608A JP3219084B2 JP 3219084 B2 JP3219084 B2 JP 3219084B2 JP 2000067608 A JP2000067608 A JP 2000067608A JP 2000067608 A JP2000067608 A JP 2000067608A JP 3219084 B2 JP3219084 B2 JP 3219084B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
- H01J61/822—High-pressure mercury lamps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
- H01J9/245—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps
- H01J9/247—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
- Discharge Lamp (AREA)
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高圧放電灯およびそ
の製造方法に係わり、特に内部ガスの漏洩や灯管の破裂
が防止されかつ長時間点灯しても黒化や輝度低下が少な
い長寿命の高圧放電灯およびその製造方法に関する。
の製造方法に係わり、特に内部ガスの漏洩や灯管の破裂
が防止されかつ長時間点灯しても黒化や輝度低下が少な
い長寿命の高圧放電灯およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧放電灯は一般に、例えば図４に示す
ように、中央部が球状に成形された石英ガラス製の灯管
１０１内に一対のタングステン製電極１０２，１０２が
対向して挿入されている。これらの電極１０２，１０２
はそれぞれ、灯管１０１の両端部の挿入口１０４，１０
４から挿入されていて、それぞれの挿入口１０４は、熱
的緩衝材であるスリーブ状のモリブデン箔１０５を介し
て前記電極１０２によって気密に封止されている。この
灯管１０１の内部には、水銀、臭化メチレン等のハロゲ
ンガス、およびアルゴン等の不活性ガスが封入されてい
る。
ように、中央部が球状に成形された石英ガラス製の灯管
１０１内に一対のタングステン製電極１０２，１０２が
対向して挿入されている。これらの電極１０２，１０２
はそれぞれ、灯管１０１の両端部の挿入口１０４，１０
４から挿入されていて、それぞれの挿入口１０４は、熱
的緩衝材であるスリーブ状のモリブデン箔１０５を介し
て前記電極１０２によって気密に封止されている。この
灯管１０１の内部には、水銀、臭化メチレン等のハロゲ
ンガス、およびアルゴン等の不活性ガスが封入されてい
る。
【０００３】この高圧放電灯１１０は、灯管内に例えば
０．１５mg／mm3以上という比較的大量の水銀が封入さ
れていて、点灯の際、電極１０２，１０２にトリガー電
圧を印加すると、前記不活性ガスの雰囲気下に両電極間
にグロー放電が誘発され、封入された水銀が気化し、高
圧の水銀ガスによるプラズマ放電によって高い輝度で演
色性の良好な光を放射するようになる。高圧放電灯は前
記のように高輝度、高演色性の光が得られることから近
年、例えば投影型液晶ディスプレイ等の光源として注目
され、多用されるようになってきている。
０．１５mg／mm3以上という比較的大量の水銀が封入さ
れていて、点灯の際、電極１０２，１０２にトリガー電
圧を印加すると、前記不活性ガスの雰囲気下に両電極間
にグロー放電が誘発され、封入された水銀が気化し、高
圧の水銀ガスによるプラズマ放電によって高い輝度で演
色性の良好な光を放射するようになる。高圧放電灯は前
記のように高輝度、高演色性の光が得られることから近
年、例えば投影型液晶ディスプレイ等の光源として注目
され、多用されるようになってきている。
【０００４】前記高圧放電灯については当初、長時間点
灯すると灯管の内壁が黒化し、輝度が低下するという問
題が指摘された。これは図４に示すように、高温下の放
電によって電極のタングステンＷが気化し、管壁に蒸着
することに起因する。そこでこの黒化を防止するために
灯管内にハロゲンガスが封入されるようになった。ハロ
ゲンガスは高温下にハロゲンイオンを生成し、管壁に蒸
着したタングステンと結合して気化し、比較的低温の電
極基部に沈着させる、いわゆるハロゲンサイクルを繰り
返すことによって黒化を防止することができる。
灯すると灯管の内壁が黒化し、輝度が低下するという問
題が指摘された。これは図４に示すように、高温下の放
電によって電極のタングステンＷが気化し、管壁に蒸着
することに起因する。そこでこの黒化を防止するために
灯管内にハロゲンガスが封入されるようになった。ハロ
ゲンガスは高温下にハロゲンイオンを生成し、管壁に蒸
着したタングステンと結合して気化し、比較的低温の電
極基部に沈着させる、いわゆるハロゲンサイクルを繰り
返すことによって黒化を防止することができる。
【０００５】前記ハロゲンガスとしては通常、臭化メチ
レン等のハロゲン化合物が用いられ、このハロゲン化合
物は点灯すると灯管内で分解してハロゲンイオンを生成
する。ハロゲンガスは、黒化防止に有効な量として通
常、灯管内のハロゲン分圧が１×１０-6μｍｏｌ／ｍｍ
3以上となるように封入されている。また灯管内には、
点灯開始時のグロー放電を誘発するためにアルゴン等の
不活性ガスが６×１０3 Pa〜６×１０4 Pa程度封入され
ている。
レン等のハロゲン化合物が用いられ、このハロゲン化合
物は点灯すると灯管内で分解してハロゲンイオンを生成
する。ハロゲンガスは、黒化防止に有効な量として通
常、灯管内のハロゲン分圧が１×１０-6μｍｏｌ／ｍｍ
3以上となるように封入されている。また灯管内には、
点灯開始時のグロー放電を誘発するためにアルゴン等の
不活性ガスが６×１０3 Pa〜６×１０4 Pa程度封入され
ている。
【０００６】前記のように高圧放電灯には黒化による輝
度の低下を防止するためにハロゲンガスが封入されてい
るが、一方このハロゲンガスは、過剰に存在すると灯管
の封止部において電極１０２やモリブデン箔１０５を侵
食し劣化させる性質がある。この侵食が進むと、灯管内
は封入された水銀の蒸気圧によって１００気圧を超える
高圧となっているので、封止部からガスが漏洩したり破
裂させるような損傷をもたらす。このため、黒化とガス
漏洩や灯管破裂を共に防止するために高圧放電灯の構造
や灯管内の各種成分の封入量の調整を含めて、総合的な
改良研究が進められた。
度の低下を防止するためにハロゲンガスが封入されてい
るが、一方このハロゲンガスは、過剰に存在すると灯管
の封止部において電極１０２やモリブデン箔１０５を侵
食し劣化させる性質がある。この侵食が進むと、灯管内
は封入された水銀の蒸気圧によって１００気圧を超える
高圧となっているので、封止部からガスが漏洩したり破
裂させるような損傷をもたらす。このため、黒化とガス
漏洩や灯管破裂を共に防止するために高圧放電灯の構造
や灯管内の各種成分の封入量の調整を含めて、総合的な
改良研究が進められた。
【０００７】例えば特開平１１−１４９８９９号公報
は、水銀の封入量を０．１２〜０．３５mg／mm3 とし、
ハロゲンガスの封入量を１０-7〜１０-2μmol／mm3 と
し、かつ電極に含まれる酸化カリウムの含有量を１２pp
m 以下としている。特許第２８２９３３９号は、水銀
の封入量を０．２〜０．３５mg／mm3 とし、ハロゲンガ
スの封入量を１０-6〜１０-4μmol／mm3 としている。
特許第２９８０８８２号は、水銀の封入量を０．１６mg
／mm3 以上とし、ハロゲンガスの封入量を２×１０-4〜
７×１０-3μmol／mm3 とし、かつ好ましくは管壁負荷
が０．８Ｗ／mm2以上、不活性ガスの封入量は５×１０
3 Pa以上としている。特開平１１−２９７２７４号公報
は、水銀の封入量を点灯時に１００〜２００気圧の蒸気
圧となる量とし、ハロゲンガスの封入量を１．１×１０
-5〜１．２×１０-7モル／ccとしている。
は、水銀の封入量を０．１２〜０．３５mg／mm3 とし、
ハロゲンガスの封入量を１０-7〜１０-2μmol／mm3 と
し、かつ電極に含まれる酸化カリウムの含有量を１２pp
m 以下としている。特許第２８２９３３９号は、水銀
の封入量を０．２〜０．３５mg／mm3 とし、ハロゲンガ
スの封入量を１０-6〜１０-4μmol／mm3 としている。
特許第２９８０８８２号は、水銀の封入量を０．１６mg
／mm3 以上とし、ハロゲンガスの封入量を２×１０-4〜
７×１０-3μmol／mm3 とし、かつ好ましくは管壁負荷
が０．８Ｗ／mm2以上、不活性ガスの封入量は５×１０
3 Pa以上としている。特開平１１−２９７２７４号公報
は、水銀の封入量を点灯時に１００〜２００気圧の蒸気
圧となる量とし、ハロゲンガスの封入量を１．１×１０
-5〜１．２×１０-7モル／ccとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記の各種従来
技術のように灯管内に封入する成分の量をいかに調整し
ても、なお、黒化による輝度低下とガス漏洩、灯管破裂
の問題とを共に解決するには至らなかった。本発明は前
記の課題を解決するためになされたものであって、従っ
てその目的は、長時間点灯しても黒化や輝度低下が少な
く、しかもガス漏洩や灯管破裂が防止された長寿命の高
圧放電灯、およびその製造方法を提供することにある。
技術のように灯管内に封入する成分の量をいかに調整し
ても、なお、黒化による輝度低下とガス漏洩、灯管破裂
の問題とを共に解決するには至らなかった。本発明は前
記の課題を解決するためになされたものであって、従っ
てその目的は、長時間点灯しても黒化や輝度低下が少な
く、しかもガス漏洩や灯管破裂が防止された長寿命の高
圧放電灯、およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決すべく
鋭意研究の結果、本発明者は、従来の高圧放電灯におい
て、各種成分を導入するに先立って灯管内の空気は真空
ポンプにより排気されているものの、灯管内になお残留
する酸素ガスや炭酸ガスなどの酸素成分が点灯時に前記
ハロゲンサイクルを阻害していることを見出した。この
ために従来は灯管内に過剰量のハロゲンガスを封入せざ
るを得ず、高圧放電灯の寿命を短縮していたことがわか
った。従って本発明は、気密に封止された石英ガラス製
の灯管内に一対の電極が対向して挿入され、かつ前記灯
管内に少なくとも水銀とハロゲンガスとが封入された高
圧放電灯において、前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が２．
５×１０-3Pa以下となるように排気され、かつ前記ハロ
ゲンガスが、前記灯管内のハロゲンガス分圧が１×１０
-8 μmol/mm 3 〜１×１０ -7 μmol/mm 3 の範囲内となるよ
うに封入された高圧放電灯を提供する。
鋭意研究の結果、本発明者は、従来の高圧放電灯におい
て、各種成分を導入するに先立って灯管内の空気は真空
ポンプにより排気されているものの、灯管内になお残留
する酸素ガスや炭酸ガスなどの酸素成分が点灯時に前記
ハロゲンサイクルを阻害していることを見出した。この
ために従来は灯管内に過剰量のハロゲンガスを封入せざ
るを得ず、高圧放電灯の寿命を短縮していたことがわか
った。従って本発明は、気密に封止された石英ガラス製
の灯管内に一対の電極が対向して挿入され、かつ前記灯
管内に少なくとも水銀とハロゲンガスとが封入された高
圧放電灯において、前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が２．
５×１０-3Pa以下となるように排気され、かつ前記ハロ
ゲンガスが、前記灯管内のハロゲンガス分圧が１×１０
-8 μmol/mm 3 〜１×１０ -7 μmol/mm 3 の範囲内となるよ
うに封入された高圧放電灯を提供する。
【００１０】本発明の前記高圧放電灯は灯管内の酸素分
圧が２．５×１０-3Pa以下に規制されているので、残留
する酸素によるハロゲンサイクルの阻害が最小化され
る。従ってハロゲンガスの封入量を従来より削減するこ
とができ、過剰のハロゲンガスを導入することに起因す
る灯管挿入部におけるガス漏洩や灯管破裂が防止され、
しかも長時間にわたって管壁の黒化が防止され、長寿命
の高圧放電灯が得られる。これに対して従来の高圧放電
灯では、酸素の存在によってハロゲンサイクルが阻害さ
れることが知られていなかったために、ハロゲンガスや
不活性ガスの導入に先立って灯管内の空気を排除するた
めに一応は排気するものの、酸素分圧が２．５×１０-3
Pa以下となるまで排気されてはいなかった。また本発明
者の研究によって灯管内に残留する酸素は水銀プラズマ
の生成効率を低下させ、点灯初期の輝度を低下させるこ
ともわかった。従って灯管内の酸素分圧を２．５×１０
-3Pa以下に規制することによって初期輝度も向上し、点
灯時の誘導期間が短縮され、安定した輝度が速やかにか
つ長時間にわたって得られるようになる。ここで、酸素
（Ｏ）分圧とはＯ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、Ｈ2Ｏ など酸素
含有ガスの分圧の合計であって、作製された高圧放電灯
内のガスを採取しガス分析することによって測定するこ
とができる。
圧が２．５×１０-3Pa以下に規制されているので、残留
する酸素によるハロゲンサイクルの阻害が最小化され
る。従ってハロゲンガスの封入量を従来より削減するこ
とができ、過剰のハロゲンガスを導入することに起因す
る灯管挿入部におけるガス漏洩や灯管破裂が防止され、
しかも長時間にわたって管壁の黒化が防止され、長寿命
の高圧放電灯が得られる。これに対して従来の高圧放電
灯では、酸素の存在によってハロゲンサイクルが阻害さ
れることが知られていなかったために、ハロゲンガスや
不活性ガスの導入に先立って灯管内の空気を排除するた
めに一応は排気するものの、酸素分圧が２．５×１０-3
Pa以下となるまで排気されてはいなかった。また本発明
者の研究によって灯管内に残留する酸素は水銀プラズマ
の生成効率を低下させ、点灯初期の輝度を低下させるこ
ともわかった。従って灯管内の酸素分圧を２．５×１０
-3Pa以下に規制することによって初期輝度も向上し、点
灯時の誘導期間が短縮され、安定した輝度が速やかにか
つ長時間にわたって得られるようになる。ここで、酸素
（Ｏ）分圧とはＯ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、Ｈ2Ｏ など酸素
含有ガスの分圧の合計であって、作製された高圧放電灯
内のガスを採取しガス分析することによって測定するこ
とができる。
【００１１】前記において、前記ハロゲンガスは、前記
灯管内のハロゲンガス分圧が１×１０ -8 μmol/mm3 〜１
×１０ -7 μmol/mm 3 の範囲内となるように封入されてい
ることが必要である。また、水銀は、前記灯管内の空間
容積に対して０．１５mg／mm 3 以上封入されていること
が好ましい。従来の高圧放電灯は、０．１５mg／mm3以
上の水銀封入量に対して、ハロゲンサイクルによって管
壁の黒化を防止するために灯管内のハロゲンガス分圧が
１×１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3以上となるようにハロゲン
ガスを封入している。これに対して本発明の高圧放電灯
は０．１５mg／mm3以上の水銀封入量に対して、ハロゲ
ンガス分圧が１×１０-8μmol/mm3 〜１×１０-7μmol/
mm3 の範囲内となるように封入すればよいので、過剰の
ハロゲンガスによる灯管封入部近傍の電極やモリブデン
箔の劣化が起こらず、ガス漏れや灯管破裂が防止され、
寿命が延長される。ハロゲンガス分圧が１×１０-8μmo
l/mm3 未満ではハロゲンサイクルが円滑に進行しなくな
る。
灯管内のハロゲンガス分圧が１×１０ -8 μmol/mm3 〜１
×１０ -7 μmol/mm 3 の範囲内となるように封入されてい
ることが必要である。また、水銀は、前記灯管内の空間
容積に対して０．１５mg／mm 3 以上封入されていること
が好ましい。従来の高圧放電灯は、０．１５mg／mm3以
上の水銀封入量に対して、ハロゲンサイクルによって管
壁の黒化を防止するために灯管内のハロゲンガス分圧が
１×１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3以上となるようにハロゲン
ガスを封入している。これに対して本発明の高圧放電灯
は０．１５mg／mm3以上の水銀封入量に対して、ハロゲ
ンガス分圧が１×１０-8μmol/mm3 〜１×１０-7μmol/
mm3 の範囲内となるように封入すればよいので、過剰の
ハロゲンガスによる灯管封入部近傍の電極やモリブデン
箔の劣化が起こらず、ガス漏れや灯管破裂が防止され、
寿命が延長される。ハロゲンガス分圧が１×１０-8μmo
l/mm3 未満ではハロゲンサイクルが円滑に進行しなくな
る。
【００１２】前記ハロゲンガスは、臭素、塩素または沃
素を含むガスであることが好ましい。これらのハロゲン
ガスは円滑なハロゲンサイクルを実現することができ
る。
素を含むガスであることが好ましい。これらのハロゲン
ガスは円滑なハロゲンサイクルを実現することができ
る。
【００１３】また前記灯管内には不活性ガスが封入さ
れ、この不活性ガスの封入量は６×１０3 Pa〜６×１０
4 Paの範囲内とされていることが好ましい。この不活性
ガスはヘリウム、アルゴン、ネオン、または窒素等であ
ってよい。これらの不活性ガスはグロースタータとして
有用である。
れ、この不活性ガスの封入量は６×１０3 Pa〜６×１０
4 Paの範囲内とされていることが好ましい。この不活性
ガスはヘリウム、アルゴン、ネオン、または窒素等であ
ってよい。これらの不活性ガスはグロースタータとして
有用である。
【００１４】前記電極は、前記灯管に形成された挿入口
を通して挿入されており、かつこの挿入口は、モリブデ
ン箔を介して前記電極により気密に封止されていること
が好ましい。この構成の高圧放電灯は、電極を挿入する
挿入口の少なくとも一方を用いて排気や封入成分の導入
が行えるので、排気や封入成分導入のために灯管に別途
の開口を形成する必要がない。モリブデン箔は灯管の挿
入口と挿入される電極との間にスリーブ状に介在し、挿
入口と電極との間を気密に封止すると共に高圧放電灯の
ヒートサイクルに対して熱的緩衝効果をもたらす。
を通して挿入されており、かつこの挿入口は、モリブデ
ン箔を介して前記電極により気密に封止されていること
が好ましい。この構成の高圧放電灯は、電極を挿入する
挿入口の少なくとも一方を用いて排気や封入成分の導入
が行えるので、排気や封入成分導入のために灯管に別途
の開口を形成する必要がない。モリブデン箔は灯管の挿
入口と挿入される電極との間にスリーブ状に介在し、挿
入口と電極との間を気密に封止すると共に高圧放電灯の
ヒートサイクルに対して熱的緩衝効果をもたらす。
【００１５】前記灯管の管壁負荷は、０．８Ｗ／ｍｍ2
〜２．０Ｗ／ｍｍ2 の範囲内とすることが好ましい。前
記範囲以外では発光効率（ルーメン/W）が低下する。
〜２．０Ｗ／ｍｍ2 の範囲内とすることが好ましい。前
記範囲以外では発光効率（ルーメン/W）が低下する。
【００１６】本発明はまた、気密に封止された石英ガラ
ス製の灯管内に一対の電極が対向して挿入され、かつ前
記灯管内に少なくとも水銀とハロゲンガスとが封入され
た高圧放電灯を製造するに際して、前記灯管を気密に封
止するに先立って、前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が２．
５×１０-3Pa以下となるように灯管内を排気する排気工
程と、前記排気工程の後に、前記灯管内にハロゲンガス
を、前記灯管内のハロゲンガスの分圧が１×１０ -8 μmo
l/mm 3 〜１×１０ -7 μmol/mm 3 の範囲内となるように導
入する導入工程とを含むことを特徴とする高圧放電灯の
製造方法を提供する。これによって灯管内の酸素（Ｏ）
分圧が２．５×１０-3Pa以下とされると共に、灯管内の
ハロゲンガスの分圧が１×１０ -8 μmol/mm 3 〜１×１０
-7 μmol/mm 3 の範囲内とされ、寿命が延長された高圧放
電灯を製造することができる。
ス製の灯管内に一対の電極が対向して挿入され、かつ前
記灯管内に少なくとも水銀とハロゲンガスとが封入され
た高圧放電灯を製造するに際して、前記灯管を気密に封
止するに先立って、前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が２．
５×１０-3Pa以下となるように灯管内を排気する排気工
程と、前記排気工程の後に、前記灯管内にハロゲンガス
を、前記灯管内のハロゲンガスの分圧が１×１０ -8 μmo
l/mm 3 〜１×１０ -7 μmol/mm 3 の範囲内となるように導
入する導入工程とを含むことを特徴とする高圧放電灯の
製造方法を提供する。これによって灯管内の酸素（Ｏ）
分圧が２．５×１０-3Pa以下とされると共に、灯管内の
ハロゲンガスの分圧が１×１０ -8 μmol/mm 3 〜１×１０
-7 μmol/mm 3 の範囲内とされ、寿命が延長された高圧放
電灯を製造することができる。
【００１７】前記の高圧放電灯においては、電極を挿入
するための一対の挿入口が対向位置に形成された灯管の
一方の挿入口に一方の前記電極を挿入して気密に封止す
る第１電極組込み工程と、第１電極組込み工程の後に、
開口している他方の挿入口から前記灯管内の酸素を排気
する前記排気工程と、前記排気工程の後に、開口してい
る他方の前記挿入口から前記灯管内に、前記ハロゲンガ
スを導入する前記導入工程と、前記導入工程の後に、開
口している前記挿入口を他方の前記電極により気密に封
止する第２電極組込み工程とを含むことが好ましい。こ
の製造方法によれば、一方の挿入口を一方の電極によっ
て封止した後に、残された挿入口から排気し、排気した
後に開口している挿入口を他方の電極で封止すればよい
ので、排気のための特別な開口を設ける必要もなく、排
気に特別な手間も必要としない。また、同じ挿入口から
ハロゲンガスを導入できる。排気は拡散ポンプと真空ポ
ンプとの組み合わせ等、一般に知られた装置を用いて行
うことができる。
するための一対の挿入口が対向位置に形成された灯管の
一方の挿入口に一方の前記電極を挿入して気密に封止す
る第１電極組込み工程と、第１電極組込み工程の後に、
開口している他方の挿入口から前記灯管内の酸素を排気
する前記排気工程と、前記排気工程の後に、開口してい
る他方の前記挿入口から前記灯管内に、前記ハロゲンガ
スを導入する前記導入工程と、前記導入工程の後に、開
口している前記挿入口を他方の前記電極により気密に封
止する第２電極組込み工程とを含むことが好ましい。こ
の製造方法によれば、一方の挿入口を一方の電極によっ
て封止した後に、残された挿入口から排気し、排気した
後に開口している挿入口を他方の電極で封止すればよい
ので、排気のための特別な開口を設ける必要もなく、排
気に特別な手間も必要としない。また、同じ挿入口から
ハロゲンガスを導入できる。排気は拡散ポンプと真空ポ
ンプとの組み合わせ等、一般に知られた装置を用いて行
うことができる。
【００１８】前記導入工程において、開口している他方
の前記挿入口から前記灯管内に、前記ハロゲンガスに加
えて、前記水銀を導入することが好ましい。また前記導
入工程において、開口している他方の前記挿入口から前
記灯管内に、前記ハロゲンガス及び前記水銀に加えて、
不活性ガスを導入するようにしてもよい。すなわち、前
記排気工程の後に、同じ挿入口から水銀およびハロゲン
ガスおよび好ましくは不活性ガスの導入を行い、これら
が終了した後に当該挿入口を封止することが好ましい。
水銀、ハロゲンガス、不活性ガスの導入順序は相互に入
れ替えてもよく、また、これらの２以上を予め混合し
て、同時に導入してもよい。
の前記挿入口から前記灯管内に、前記ハロゲンガスに加
えて、前記水銀を導入することが好ましい。また前記導
入工程において、開口している他方の前記挿入口から前
記灯管内に、前記ハロゲンガス及び前記水銀に加えて、
不活性ガスを導入するようにしてもよい。すなわち、前
記排気工程の後に、同じ挿入口から水銀およびハロゲン
ガスおよび好ましくは不活性ガスの導入を行い、これら
が終了した後に当該挿入口を封止することが好ましい。
水銀、ハロゲンガス、不活性ガスの導入順序は相互に入
れ替えてもよく、また、これらの２以上を予め混合し
て、同時に導入してもよい。
【００１９】本発明は更に、気密に封止された石英ガラ
ス製の灯管内に一対の電極が対向して挿入され、かつ前
記灯管内に少なくとも水銀とハロゲンガスと不活性ガス
とが封入された高圧放電灯を製造するに際して、電極を
挿入するための一対の挿入口が対向位置に形成された灯
管の一方の挿入口に一方の前記電極を挿入して気密に封
止する第１電極組込み工程と、第１電極組込み工程の後
に、開口している他方の挿入口から前記灯管内の酸素を
排気する排気工程と、前記排気工程の後に、開口してい
る他方の前記挿入口から前記灯管内に、前記水銀、前記
ハロゲンガス、及び前記不活性ガスを導入する導入工程
と、前記導入工程の後に、開口している前記挿入口を他
方の前記電極により気密に封止する第２電極組込み工程
とを含む高圧放電灯の製造方法であって、前記排気工程
において、前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が２．５×１０
-3 Pa以下となるように排気すると共に、前記導入工程に
おいて、前記水銀の封入量が前記灯管内の空間容積に対
して０．１５mg／mm 3 以上となり、前記ハロゲンガスの
前記灯管内の分圧が、１×１０ -8 μmol/mm 3 〜１×１０
-7 μmol/mm 3 の範囲内となり、前記不活性ガスの封入量
が６×１０ 3 Pa〜６×１０ 4 Paの範囲内となるように各
々導入することを特徴とする高圧放電灯の製造方法を提
供する。この際、水銀、ハロゲンガス、不活性ガスの導
入順序は相互に入れ替えてもよく、導入順序は特に限定
されない。また、これらの２以上を予め混合して、同時
に導入してもよい。
ス製の灯管内に一対の電極が対向して挿入され、かつ前
記灯管内に少なくとも水銀とハロゲンガスと不活性ガス
とが封入された高圧放電灯を製造するに際して、電極を
挿入するための一対の挿入口が対向位置に形成された灯
管の一方の挿入口に一方の前記電極を挿入して気密に封
止する第１電極組込み工程と、第１電極組込み工程の後
に、開口している他方の挿入口から前記灯管内の酸素を
排気する排気工程と、前記排気工程の後に、開口してい
る他方の前記挿入口から前記灯管内に、前記水銀、前記
ハロゲンガス、及び前記不活性ガスを導入する導入工程
と、前記導入工程の後に、開口している前記挿入口を他
方の前記電極により気密に封止する第２電極組込み工程
とを含む高圧放電灯の製造方法であって、前記排気工程
において、前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が２．５×１０
-3 Pa以下となるように排気すると共に、前記導入工程に
おいて、前記水銀の封入量が前記灯管内の空間容積に対
して０．１５mg／mm 3 以上となり、前記ハロゲンガスの
前記灯管内の分圧が、１×１０ -8 μmol/mm 3 〜１×１０
-7 μmol/mm 3 の範囲内となり、前記不活性ガスの封入量
が６×１０ 3 Pa〜６×１０ 4 Paの範囲内となるように各
々導入することを特徴とする高圧放電灯の製造方法を提
供する。この際、水銀、ハロゲンガス、不活性ガスの導
入順序は相互に入れ替えてもよく、導入順序は特に限定
されない。また、これらの２以上を予め混合して、同時
に導入してもよい。
【００２０】前記第１電極組込み工程及び第２電極組込
み工程において、前記電極と灯管との間にモリブデン箔
を介在させて気密に封止することが好ましい。これによ
って本発明の高圧放電灯は、ヒートサイクルの繰り返し
に対して高い気密性が維持される。
み工程において、前記電極と灯管との間にモリブデン箔
を介在させて気密に封止することが好ましい。これによ
って本発明の高圧放電灯は、ヒートサイクルの繰り返し
に対して高い気密性が維持される。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
用いて具体的に説明する。以下の実施形態は本発明の好
ましい具体例ではあるが、本発明を何ら制限するもので
はない。 （実施形態１）図１に本発明の一実施形態である高圧放
電灯を示す。この高圧放電灯１０は、中央部が球状に成
形された石英ガラス製の灯管１内に一対のタングステン
製電極２Ａ，２Ｂが対向して挿入されている。図１に例
示した高圧放電灯１０は直流高圧放電灯であって双方の
電極２Ａ，２Ｂが異なる形状であるが、交流高圧放電灯
の場合は同一形状であり、この実施形態ではいずれであ
っても差し支えない。これらの電極２Ａ，２Ｂはそれぞ
れ、灯管１の両端部の挿入口４Ａ，４Ｂから挿入されて
いて、それぞれの挿入口は、熱的緩衝材であるスリーブ
状のモリブデン箔５を介して前記電極２Ａまたは２Ｂに
よって気密に封止されている。
用いて具体的に説明する。以下の実施形態は本発明の好
ましい具体例ではあるが、本発明を何ら制限するもので
はない。 （実施形態１）図１に本発明の一実施形態である高圧放
電灯を示す。この高圧放電灯１０は、中央部が球状に成
形された石英ガラス製の灯管１内に一対のタングステン
製電極２Ａ，２Ｂが対向して挿入されている。図１に例
示した高圧放電灯１０は直流高圧放電灯であって双方の
電極２Ａ，２Ｂが異なる形状であるが、交流高圧放電灯
の場合は同一形状であり、この実施形態ではいずれであ
っても差し支えない。これらの電極２Ａ，２Ｂはそれぞ
れ、灯管１の両端部の挿入口４Ａ，４Ｂから挿入されて
いて、それぞれの挿入口は、熱的緩衝材であるスリーブ
状のモリブデン箔５を介して前記電極２Ａまたは２Ｂに
よって気密に封止されている。
【００２４】気密に封止されたこの灯管１の内部は、酸
素（Ｏ）分圧が２．５×１０-3Pa以下、この実施形態で
は２．０×１０-3Paとなるまで排気されていて、かつ、
水銀、ハロゲンガス、および不活性ガスが封入されてい
る。この実施形態において水銀は、０．２００mg／mm3
封入されている。ハロゲンガスは、臭化メチレンとして
５×１０-7μmol/mm3 封入されている。不活性ガスはア
ルゴンガスであって、５０kPa封入されている。
素（Ｏ）分圧が２．５×１０-3Pa以下、この実施形態で
は２．０×１０-3Paとなるまで排気されていて、かつ、
水銀、ハロゲンガス、および不活性ガスが封入されてい
る。この実施形態において水銀は、０．２００mg／mm3
封入されている。ハロゲンガスは、臭化メチレンとして
５×１０-7μmol/mm3 封入されている。不活性ガスはア
ルゴンガスであって、５０kPa封入されている。
【００２５】この高圧放電灯１０は、電極２Ａ，２Ｂ間
にトリガー電圧を印加すると、前記不活性ガスの雰囲気
下に両電極間にグロー放電が誘発され、封入された水銀
が気化し、高圧の水銀ガスによるプラズマ放電によって
高い輝度で演色性の良好な光を放射する。この高圧放電
灯１０は、点灯中にガス漏洩や破裂を起こさず、長時間
点灯を続けても黒化せず、初期の輝度を維持し続けた。
にトリガー電圧を印加すると、前記不活性ガスの雰囲気
下に両電極間にグロー放電が誘発され、封入された水銀
が気化し、高圧の水銀ガスによるプラズマ放電によって
高い輝度で演色性の良好な光を放射する。この高圧放電
灯１０は、点灯中にガス漏洩や破裂を起こさず、長時間
点灯を続けても黒化せず、初期の輝度を維持し続けた。
【００２６】この高圧放電灯１０は、図２に示す工程に
従って製造した。 灯管成形工程：石英ガラス管を用いて灯管１を成形し
た。 電極組立て工程：タングステン製電極２Ａ，２Ｂにそ
れぞれモリブデン箔５のスリーブを装着し、電極アセン
ブリ６Ａ，６Ｂを作製した。 予備アニーリング工程：灯管１および電極アセンブリ
６Ａ，６Ｂを、真空中１８００℃に２時間加熱し、予備
アニーリングを行った。 電極Ａ組込み工程：電極アセンブリ６Ａを灯管１の一
方の挿入口４Ａに挿入し、真空中１６００℃に１０分間
加熱しながら封止した。 排気工程：灯管１の他方の挿入口４Ｂから、灯管内の
酸素（Ｏ）分圧が２．０×１０-3Paとなるまで排気し
た。 水銀導入工程：挿入口４Ｂから０．２００mg／mm3と
なる量の水銀を導入した。 ハロゲンガス導入工程：挿入口４Ｂから５×１０-7μ
mol/mm3 となる量の臭化メチレン（ＣＨ2Ｂｒ2）を導入
した。 不活性ガス導入工程：挿入口４Ｂから５０kPaとなる
量のアルゴンガスを導入した。 電極Ｂ組込み工程：電極アセンブリ６Ｂを灯管１の挿
入口４Ｂに挿入し、真空中１６００℃に１０分間加熱し
ながら封止し、高圧放電灯１０を完成した。
従って製造した。 灯管成形工程：石英ガラス管を用いて灯管１を成形し
た。 電極組立て工程：タングステン製電極２Ａ，２Ｂにそ
れぞれモリブデン箔５のスリーブを装着し、電極アセン
ブリ６Ａ，６Ｂを作製した。 予備アニーリング工程：灯管１および電極アセンブリ
６Ａ，６Ｂを、真空中１８００℃に２時間加熱し、予備
アニーリングを行った。 電極Ａ組込み工程：電極アセンブリ６Ａを灯管１の一
方の挿入口４Ａに挿入し、真空中１６００℃に１０分間
加熱しながら封止した。 排気工程：灯管１の他方の挿入口４Ｂから、灯管内の
酸素（Ｏ）分圧が２．０×１０-3Paとなるまで排気し
た。 水銀導入工程：挿入口４Ｂから０．２００mg／mm3と
なる量の水銀を導入した。 ハロゲンガス導入工程：挿入口４Ｂから５×１０-7μ
mol/mm3 となる量の臭化メチレン（ＣＨ2Ｂｒ2）を導入
した。 不活性ガス導入工程：挿入口４Ｂから５０kPaとなる
量のアルゴンガスを導入した。 電極Ｂ組込み工程：電極アセンブリ６Ｂを灯管１の挿
入口４Ｂに挿入し、真空中１６００℃に１０分間加熱し
ながら封止し、高圧放電灯１０を完成した。
【００２７】前記製造方法において、水銀導入工程、
ハロゲンガス導入工程および不活性ガス導入工程は
相互に順序を入れ替えても差し支えなく、また例えばハ
ロゲンガスと不活性ガスとは予め混合して、または同時
に灯管１内に導入し、１工程を省略することもできる。
ハロゲンガス導入工程および不活性ガス導入工程は
相互に順序を入れ替えても差し支えなく、また例えばハ
ロゲンガスと不活性ガスとは予め混合して、または同時
に灯管１内に導入し、１工程を省略することもできる。
【００２８】（比較例１）比較のため、従来の高圧放電
灯に準じて下記の比較例を作製した。この比較例１は、
灯管および電極アセンブリは前記実施形態１と同様のも
のを用いた。排気は灯管内が従来の一般的な真空度１×
１０0Paとなるように行った。このときの酸素（Ｏ）分
圧は２×１０-1Paであった。水銀は、０．２００mg／mm
3封入した。ハロゲンガスは、臭化メチレンとして５×
１０-6μmol/mm3 封入した。不活性ガスはアルゴンガス
であって、５０kPa封入した。この比較例１は図２に示
した製造方法に準じて製造した。
灯に準じて下記の比較例を作製した。この比較例１は、
灯管および電極アセンブリは前記実施形態１と同様のも
のを用いた。排気は灯管内が従来の一般的な真空度１×
１０0Paとなるように行った。このときの酸素（Ｏ）分
圧は２×１０-1Paであった。水銀は、０．２００mg／mm
3封入した。ハロゲンガスは、臭化メチレンとして５×
１０-6μmol/mm3 封入した。不活性ガスはアルゴンガス
であって、５０kPa封入した。この比較例１は図２に示
した製造方法に準じて製造した。
【００２９】前記実施形態１の高圧放電灯１０および前
記比較例１について、寿命特性を評価した。評価は、管
壁負荷が１．５Ｗ／ｍｍ2 となる条件で点灯し、初期照
度を１００％としたときの照度維持率（％）を２０００
時間にわたって測定して行った。測定結果を図３に示
す。この測定結果から、酸素（Ｏ）分圧が２．０×１０
-3Paとされた実施形態１は２０００時間点灯後も照度が
８０％以上維持され、また２０００時間点灯後の観察
で、灯管壁面の黒化もほとんど認められず、引き続いて
長時間の寿命が維持されることが推測された。一方、従
来程度に排気された比較例１は２０００時間点灯後の照
度が６０％以下に低下し、また灯管壁面の黒化も認めら
れ、寿命に達しているとは言えないまでも、特性の大幅
な劣化が観測された。
記比較例１について、寿命特性を評価した。評価は、管
壁負荷が１．５Ｗ／ｍｍ2 となる条件で点灯し、初期照
度を１００％としたときの照度維持率（％）を２０００
時間にわたって測定して行った。測定結果を図３に示
す。この測定結果から、酸素（Ｏ）分圧が２．０×１０
-3Paとされた実施形態１は２０００時間点灯後も照度が
８０％以上維持され、また２０００時間点灯後の観察
で、灯管壁面の黒化もほとんど認められず、引き続いて
長時間の寿命が維持されることが推測された。一方、従
来程度に排気された比較例１は２０００時間点灯後の照
度が６０％以下に低下し、また灯管壁面の黒化も認めら
れ、寿命に達しているとは言えないまでも、特性の大幅
な劣化が観測された。
【００３０】
【発明の効果】本発明の高圧放電灯は、灯管内の酸素
（Ｏ）分圧が２．５×１０-3Pa以下とされているので、
ハロゲンガスの封入量が従来より少なくてすみ、長時間
点灯しても黒化や輝度低下が少なく、しかもガス漏洩や
灯管破裂が防止され、長寿命の高圧放電灯が得られる。
（Ｏ）分圧が２．５×１０-3Pa以下とされているので、
ハロゲンガスの封入量が従来より少なくてすみ、長時間
点灯しても黒化や輝度低下が少なく、しかもガス漏洩や
灯管破裂が防止され、長寿命の高圧放電灯が得られる。
【図１】 本発明の高圧放電灯の一実施形態を示す断面
図。
図。
【図２】 本発明の製造方法の一実施形態を示す工程
図。
図。
【図３】 本発明の効果を示す照度維持率グラフ。
【図４】 従来の高圧放電灯の一例を示す断面図。
【符号の説明】 １…灯管 ２Ａ，２Ｂ…電極 ４Ａ，４Ｂ…挿入口 ５…モリブデン箔 ６Ａ，６Ｂ…電極アセンブリ １０…高圧放電灯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 61/88 Ｈ０１Ｊ 61/88 Ｃ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/20 H01J 9/385 H01J 9/395 H01J 9/40 H01J 61/88
Claims (12)
- 【請求項１】 気密に封止された石英ガラス製の灯管内
に一対の電極が対向して挿入され、かつ前記灯管内に少
なくとも水銀とハロゲンガスとが封入された高圧放電灯
において、 前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が２．５×１０-3Pa以下と
なるように排気され、かつ前記ハロゲンガスが、前記灯
管内のハロゲンガス分圧が１×１０-8μmol/mm3 〜１×
１０-7μmol/mm3 の範囲内となるように封入されたこと
を特徴とする高圧放電灯。 - 【請求項２】 前記水銀が、前記灯管内の空間容積に対
して０．１５mg／mm3以上封入されたことを特徴とする
請求項１に記載の高圧放電灯。 - 【請求項３】 前記ハロゲンガスが臭素、塩素または沃
素を含むガスであることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の高圧放電灯。 - 【請求項４】 前記灯管内に不活性ガスが封入され、こ
の不活性ガスの封入量が６×１０3 Pa〜６×１０4 Paの
範囲内とされたことを特徴とする請求項１〜請求項３の
いずれかに記載の高圧放電灯。 - 【請求項５】 前記電極が前記灯管に形成された挿入口
を通して挿入され、かつこの挿入口が、モリブデン箔を
介して前記電極により気密に封止されたことを特徴とす
る請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高圧放電灯。 - 【請求項６】 前記灯管の管壁負荷が０．８Ｗ／ｍｍ2
〜２．０Ｗ／ｍｍ2の範囲内とされたことを特徴とする
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の高圧放電灯。 - 【請求項７】 気密に封止された石英ガラス製の灯管内
に一対の電極が対向して挿入され、かつ前記灯管内に少
なくとも水銀とハロゲンガスとが封入された高圧放電灯
を製造するに際して、 前記灯管を気密に封止するに先立って、前記灯管内の酸
素（Ｏ）分圧が２．５×１０-3Pa以下となるように灯管
内を排気する排気工程と、 前記排気工程の後に、前記灯管内にハロゲンガスを、前
記灯管内のハロゲンガスの分圧が１×１０-8μmol/mm3
〜１×１０-7μmol/mm3 の範囲内となるように導入する
導入工程とを含むことを特徴とする高圧放電灯の製造方
法。 - 【請求項８】 電極を挿入するための一対の挿入口が対
向位置に形成された灯管の一方の挿入口に一方の前記電
極を挿入して気密に封止する第１電極組込み工程と、 第１電極組込み工程の後に、開口している他方の挿入口
から前記灯管内の酸素を排気する前記排気工程と、 前記排気工程の後に、開口している他方の前記挿入口か
ら前記灯管内に、前記ハロゲンガスを導入する前記導入
工程と、 前記導入工程の後に、開口している前記挿入口を他方の
前記電極により気密に封止する第２電極組込み工程とを
含むことを特徴とする請求項７に記載の高圧放電灯の製
造方法。 - 【請求項９】 前記導入工程において、開口している他
方の前記挿入口から前記灯管内に、前記ハロゲンガスに
加えて、前記水銀を導入することを特徴とする請求項８
に記載の高圧放電灯の製造方法。 - 【請求項１０】 前記導入工程において、開口している
他方の前記挿入口から前記灯管内に、前記ハロゲンガス
及び前記水銀に加えて、不活性ガスを導入することを特
徴とする請求項９に記載の高圧放電灯の製造方法。 - 【請求項１１】 気密に封止された石英ガラス製の灯管
内に一対の電極が対向して挿入され、かつ前記灯管内に
少なくとも水銀とハロゲンガスと不活性ガスとが封入さ
れた高圧放電灯を製造するに際して、 電極を挿入するための一対の挿入口が対向位置に形成さ
れた灯管の一方の挿入口に一方の前記電極を挿入して気
密に封止する第１電極組込み工程と、 第１電極組込み工程の後に、開口している他方の挿入口
から前記灯管内の酸素を排気する排気工程と、 前記排気工程の後に、開口している他方の前記挿入口か
ら前記灯管内に、前記水銀、前記ハロゲンガス、及び前
記不活性ガスを導入する導入工程と、 前記導入工程の後に、開口している前記挿入口を他方の
前記電極により気密に封止する第２電極組込み工程とを
含む高圧放電灯の製造方法であって、 前記排気工程において、前記灯管内の酸素（Ｏ）分圧が
２．５×１０-3Pa以下となるように排気すると共に、 前記導入工程において、前記水銀の封入量が前記灯管内
の空間容積に対して０．１５mg／mm3以上となり、前記
ハロゲンガスの前記灯管内の分圧が、１×１０-8μmol/
mm3 〜１×１０-7μmol/mm3 の範囲内となり、前記不活
性ガスの封入量が６×１０3 Pa〜６×１０4 Paの範囲内
となるように各々導入することを特徴とする高圧放電灯
の製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１電極組込み工程及び第２電極
組込み工程において、前記電極と灯管との間にモリブデ
ン箔を介在させて気密に封止することを特徴とする請求
項７〜請求項１１のいずれかに記載の高圧放電灯の製造
方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067608A JP3219084B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 高圧放電灯およびその製造方法 |
| EP01105872.4A EP1134777B1 (en) | 2000-03-10 | 2001-03-09 | High pressure discharge lamp and method for producing it |
| US09/801,662 US6570329B2 (en) | 2000-03-10 | 2001-03-09 | High pressure discharge lamp and method for producing thereof |
| US10/396,560 US6669522B2 (en) | 2000-03-10 | 2003-03-26 | High pressure discharge lamp and method for producing thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067608A JP3219084B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 高圧放電灯およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001256918A JP2001256918A (ja) | 2001-09-21 |
| JP3219084B2 true JP3219084B2 (ja) | 2001-10-15 |
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ID=18586772
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000067608A Expired - Lifetime JP3219084B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 高圧放電灯およびその製造方法 |
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|---|---|
| US (2) | US6570329B2 (ja) |
| EP (1) | EP1134777B1 (ja) |
| JP (1) | JP3219084B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0609477B1 (en) * | 1993-02-05 | 1999-05-06 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Ceramic discharge vessel for high-pressure lamps, method of manufacturing same, and related sealing material |
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| DE4325679A1 (de) | 1993-07-30 | 1995-02-02 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Elektrische Lampe mit Halogenfüllung |
| DE4327534A1 (de) * | 1993-08-16 | 1995-02-23 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Metallhalogenidentladungslampe für fotooptische Zwecke |
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