説明

放電ランプ装置および放電ランプ装置の製造方法

【課題】 放電ランプと始動器が一体で使用される放電ランプ装置において、それらの接続を強固にし、かつ接続に要する時間を短縮する。
【解決手段】
本発明の放電ランプ装置は、内部に放電媒体が封入されるとともに、一対の電極が対向配置される発光管部11、発光管部11の両端に形成され、発光管部11の反対側からリード線2a3、2b3が導出される封止部12a、12bとを有する透光性の気密容器1と、表面51側に収容部53を有し、収容部53に気密容器1の一端部が収容されたソケット5とを具備する放電ランプDLと、一の面にソケット5の裏面52が固定された載置面71、載置面71には穴部72、73が形成され、穴部72、73にリード線2a3、サポートワイヤ2cが挿入された始動器IGと、ソケット5と始動器IGとの間に介在し、裏面52と載置面71の略対応する部分を熱溶融してなる溶融体10とを具備している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放電ランプと始動器とが一体の形態で使用される自動車前照灯等の放電ランプ装置および放電ランプと始動器の接続方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車前照灯の高圧放電ランプにおいて、欧州、米国では、放電ランプとイグナイタと呼ばれる始動器とが一体化された放電ランプ装置の形態で使用するニーズが高まっている。この放電ランプ装置には、現在、2種類の構造があり、放電ランプと始動器とが最初から完全に一体型のものと、放電ランプと始動器とを別々に組み立てた後、接続して一体化するものとがある。
【0003】
特許文献1は、後者の方式が採用された放電ランプ装置の発明である。この特許文献1では、放電ランプと始動器との接続には、発熱体を用いた溶着、超音波溶着、高周波溶着、接着剤を用いた接着などの方法を用いることができると記載されている。
【0004】
【特許文献1】国際公開第2004/066686号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、接続される放電ランプと始動器のそれぞれの面が単なる平面の場合、特許文献1に示されているような溶着または接着によって接続したとしても、その接続強度が十分でないことがわかった。すなわち、放電ランプ装置を自動車の前照灯として用いる場合、振動や衝撃などの過酷な条件下に耐えることができなければならないが、耐振動性、耐衝撃性等を十分に満足することができないことがわかった。また、接続に要する時間が長いということもわかった。
【0006】
本発明は、上記のような課題に鑑みたもので、その目的は、放電ランプおよび始動器の接続が強固で、かつそれらの接続に要する時間を短縮することができる放電ランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の放電ランプ装置は、内部に放電媒体が封入されるとともに、一対の電極が対向配置される発光管部、前記発光管部の両端に形成され、前記発光管部の反対側からリード線が導出される封止部とを有する透光性の気密容器と、表面側に収容部を有し、前記収容部に前記気密容器の一端部が収容されたソケットとを具備する放電ランプと、一の面に前記ソケットの裏面が固定された載置面、前記載置面には穴部が形成され、前記穴部に前記リード線が挿入された始動器と、前記ソケットと前記始動器との間に介在し、前記裏面と前記載置面の略対応する部分を熱溶融してなる溶融体とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、放電ランプおよび始動器の接続を強固にすることができるとともに、それらの接続時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明の実施の形態の放電ランプ装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の放電ランプ装置の第1の実施の形態について説明するための全体図である。
【0010】
本実施の形態の放電ランプ装置は、放電を行なう放電ランプDLとランプの始動を開始させる始動器IGとからなる。
【0011】
放電ランプDLの主要部を構成する気密容器1は、ランプ点灯中の高温下でも十分耐えることができる耐火性と、発生した光が極力少ない損失で透過することができる透光性を具備した材料である石英ガラスからなり、細長形状をしている。気密容器1の管軸方向の略中央部には軸方向が長径である略楕円形の発光管部11が形成されている。発光管部11の両端部には、一対の平坦なピンチ面、厚み部分に相当する一対の側面とを有する板状の封止部12a、12bが形成され、さらにその端部には円筒状の非封止部13a、13bが形成されている。これらの各部は、同一材料で連続的に構成されている。
【0012】
発光管部11の内部には、軸方向の形状において、中央部は略円筒状、その両端部はテーパ状の放電空間14が形成されている。この放電空間14の容積は、ショートアーク型の放電ランプでは100μl以下程度であるが、特に自動車用として用途を指定する場合には、放電空間の内容積は10μl〜40μlであるのが好適である。
【0013】
放電空間14には、金属ハロゲン化物および希ガスとからなる放電媒体が封入される。金属ハロゲン化物としては、主に可視光を発生させる発光媒体として作用するナトリウム、スカンジウムのハロゲン化物、ランプ電圧形成媒体として作用する亜鉛のハロゲン化物が封入されている。また、点灯中の発光色度の改善などを目的としてインジウムのハロゲン化物がさらに封入されている。これらの金属に結合されるハロゲン化物には、ハロゲン化物の中で反応性が低いヨウ素を選択するのが最も好適である。ただし、結合されるハロゲン化物はヨウ素に限定されるものではなく、臭素、塩素、または複数のハロゲン化物を組み合わせて使用したりしてもよい。
【0014】
希ガスとしては、始動直後の発光効率が高く、主に始動用ガスとして作用するキセノンが封入されている。なお、キセノンの圧力は常温(25℃)において5atm以上、さらに好適には10〜15atmであるのが望ましい。また、希ガスとしては、キセノンの他に、ネオン、アルゴン、クリプトンなどを使用することができるほか、それらを組み合わせて使用してもよい。
【0015】
ここで、放電空間14には、水銀は本質的に含まれていない構成としている。この「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、または1mlあたり2mg未満、好ましくは1mg以下の水銀量が存在していても許容するものとする。この上記に規定した水銀量は、従来のショートアーク形の水銀入り放電ランプに封入されていた水銀量が1mlあたり20〜40mg、場合によっては50mg以上であったことを考えれば、本実施の形態の放電ランプで許容する2mg未満の水銀量は圧倒的に少ないため、本質的に水銀が含まれないと言える。
【0016】
封止部12a、12bには、マウント2a、2bが封着されている。マウント2a、2bは、金属箔2a1、2b1、電極2a2、2b2、リード線2a3、2b3からなる。
【0017】
金属箔2a1、2b1はモリブデンからなり、その平坦面が封止部12a、12bのピンチ面と平行するように封止されている。
【0018】
電極2a2、2b2はタングステンを主体に酸化トリウムがドープされた材料からなり、一端は金属箔2a1、2b1の発光管部11側の端部にレーザー溶接によって接続されている。電極2a2、2b2の他端は、放電空間14内で所定の電極間距離を保って、互いの先端同士が対向するように配置されている。ここで、上記「所定の電極間距離」については、ショートアーク形ランプでは5mm以下、自動車の前照灯に使用する場合はさらに4.2mm程度であるのが望ましい。なお、この電極2a2、2b2の形状は、先端側が基端側よりも大径に形成された段付き形状となっている。
【0019】
リード線2a3、2b3はモリブデンからなり、一端が発光管部11に対して反対側の金属箔2a1、2b1の端部にレーザー溶接によって接続されている。リード線2a3、2b3の他端は、封止部12a、12bから管軸に沿って外部に延出している。また、外部に延出したリード線2b3には、ニッケルからなるサポートワイヤ2cの一端が接続されている。リード線2b3の他端は、リード線2a3方向、かつ管軸と平行に延出されている。そして、管軸と平行するサポートワイヤ2cの大部分には、セラミックからなる絶縁スリーブ3が被覆されている。
【0020】
上記で構成された気密容器1の外側には、管軸に沿って気密容器1の大部分を覆うように筒状の外管4が設けられている。これらの接続は、非封止部13a、13bの外側端に外管4の両端部を溶着することによって行なわれている。なお、この外管4は、石英ガラスにチタン、セリウム、アルミニウム、カリウム、バリウム等の酸化物を少なくとも一種、または複数添加することにより、透光性かつ紫外線遮断性を有している。
【0021】
気密容器1と外管4とにより密閉された空間には、水分の含有量が少ないドライエアーが封入されている。なお、この空間には、窒素を封入したり、ネオン、クリプトン、アルゴン、キセノン等の希ガスを一種または混合して封入したりすることもできる。
【0022】
気密容器1の非封止部13a側には、PPS樹脂(融点は約270℃)からなるソケット5が接続される。なお、気密容器1とソケット5との接続は、外管4の外周に装着された金属バンド61を、ソケット5に形成、延出された4本の金属製の舌片62、63、64(図1では、そのうちの3本を図示)により挟持し、さらにそれらの金属同士をレーザーで溶接することによって行なわれている。
【0023】
ソケット5の構造について、図2を参照して詳しく説明する。図2(a)はソケットの断面図、(b)は始動器との接続側から見た図である。
【0024】
ソケット5は、気密容器1を保持する側である表面51と始動器IGと接続される側である裏面52を有している。表面51には、非封止部13a側の気密容器1の端部を収容する収容部53が形成されており、さらに収容部53には、リード線2a3が挿入される穴部54が、裏面52まで延長形成されている。なお、本実施の形態では、収容部53は有底であるが、無底の形状であっても良い。また、表面51には、サポートワイヤ2cおよび絶縁スリーブ3とが挿入される穴部55が裏面52まで形成されている。そして、ソケット5の裏面52の端部には、凸部56、突起部57、凹部58が形成されており、これらは、図2(b)からわかるように、穴部54を中心にリング状に構成されている。
【0025】
ここで、凸部56、突起部57、凹部58について図3を参照して詳しく説明する。図3は、図2の点線部分の拡大図である。ここで、点線X−X’は、後述する始動器IGの載置面71と接触する面を示している。
【0026】
凸部56は、幅が1.00mm、高さが点線X−X’に対して、0.75mmであり、さらにその幅部分の中央の先端には、凸部56と比較して体積が小さい突起部57が形成されている。なお、本実施の形態では、突起部57は、幅が0.20mm、高さが0.10mmである。また、凹部58は、幅が0.75mm、深さが点線X−X’に対して0.50mmであり、凸部56に沿って両側に2つ形成されている。ここで、凸部56、突起部57と2つの凹部58とは、点線X−X’を境にした体積が互いにほぼ同じ大きさである。
【0027】
始動器IGの構成については、図4を参照して説明する。図4(a)は、始動器の断面図、(b)は放電ランプとの接続側から見た図である。
【0028】
始動器IGの大部分は、ソケット5と同じ材料であるPPS樹脂からなる容器7で構成されており、直方体形状の本体部分と外部の点灯回路に接続される端子部分とからなる。そして、その直方体部分のうちの一の面には、放電ランプDLのソケット5の裏面52と機械的に接続するための載置面71が形成されている。この載置面71は、ソケット5の穴部54、55の周辺の形状が嵌合するような、リード線42等が挿入される穴部72と、サポートワイヤ2cおよび絶縁スリーブ3が挿入される穴部73等が形成されている。また、載置面71には、ソケット5の裏面52の凸部56、突起部57、凹部58と対応する部分に、それらと形状、大きさが同等の凸部74、突起部75、凹部76が形成されている。
【0029】
また、容器7の内部には、放電ランプDLの電極2a2、2b2間において、始動時に絶縁破壊を行なうための高電圧を発生させるための電子素子とそれらを接続する金属端子が内蔵されている。電子素子は、具体的には、トランス、コンデンサ、抵抗、ギャップ等で構成されるものであり、図4(a)部分の断面ではトランス81が存在している。また、リード線2a3と接続される金属端子82、サポートワイヤ2cと接続される金属端子83が存在している。これらが所定の位置に配置され、金属の端子によって互いに電気的に接続されている。なお、始動器IG内の具体的な電子素子の配置、接続等については、説明を省略する。そして、それらを有する容器7の外側には、載置面71を除いた全体を外囲するように、点灯時に発生したノイズを除去するためのシールドケース9が装着されている。
【0030】
上記のように構成された放電ランプDLおよび始動器IGは、ソケット5の裏面52と容器7の載置面71とが接続されることにより一体となる。
【0031】
次に、放電ランプDLと始動器IGの接続方法について図6を参照して説明する。図6は、放電ランプと始動器との接続について説明するための断面図である。
【0032】
本発明では、凸部56、74および突起部57、75を溶融することにより、両者の接続を行なう。そのため、溶融手段は、バーナ、ヒータ等、それらを溶融な熱源を用いた方法であれば何れの方法でも良いが、本実施の形態では、熱板溶着法によって行なう。
【0033】
熱板溶着法は、図5に示したような、例えば、700℃程度まで耐えることができる耐熱性と熱伝導性とに優れた鋼鉄からなる熱源HSと熱源HSを加熱するための電磁誘導装置(図示なし)を用いて行なう方法である。ここで、本実施の形態では、溶融する凸部56等は、リング状に形成されているため、熱源HSについても凸部56等の直径と同程度か、それよりも少し大きい円筒状のものが使用されている。なお、熱源HSの高さは1.5mm程度である。
【0034】
熱溶着の手順について説明すると、まず、始動器IGの凸部74、突起部75に対面するように、熱源HSの鉄部分を配置し、その後、図6(a)のように、放電ランプDLを熱源HSの中央に挿入し、凸部56、突起部57を熱源HSの鉄心部分に対面配置させる。このとき、リード線42およびサポートワイヤ2cは、穴部72、73に挿入されるため、凸部56、74、突起部57、75のそれぞれが熱源HSの鉄部分と位置ズレすることなく配置される。ここで、熱源HSの鉄心部分と突起部57、75とは、それらが接触すると熱源HSの鉄心部に樹脂が付着してしまい望ましくないが、反対に距離が遠すぎると熱が伝わりにくくなるため好適でない。そのため、熱源HSと突起部57、75との距離は0.5mm〜5.0mm、さらに好適には0.5mm〜1.0mmであることが望ましい。
【0035】
そして、熱源HSを電磁誘導装置によって、凸部56、74、突起部57、75を約500℃で15秒程度加熱する。これにより、凸部56、74等が溶融される。この工程では、熱源HSに最も近接し、かつ体積の小さい突起部57、75が最初に溶融することになる。この突起部57、75の速やかな溶融は、それよりも体積が大きいために比較的溶融しにくい凸部56、74の短時間での溶融を可能とする。したがって、突起部57、75の大きさは、溶融しやすい適度な大きさであることが望まれ、高さは0.05mm〜0.30mm、断面積が0.01mm〜0.06mmであるのが好適である。
【0036】
熱源HSによる凸部56等の溶融後は、熱源HSを放電ランプDLと始動器IGとの間から取り出し、リード線2a3およびサポートワイヤ2cを穴部72、73に導きながら、図6(b)のようにソケット5の裏面52と容器7の載置面71とを張り合わせる。このソケット5の裏面52と容器7の載置面71との密着の際にかかる圧力により、軟化された凸部56、74等は押し出されて、凹部58、76に流れ込む。そして、図7に示す、図6(b)の一点鎖線の拡大図のように、溶融された凸部56、74等は、互いに混ざり合った溶融体10となって、凹部58、76に充満し、放電ランプDLと始動器IGとの接続が完了する。なお、凸部56、74、突起部57、75と凹部58、76とは、体積がほぼ同じであるため、凹部58、76内に隙間ができて接続強度が弱くなったり、溶融体10が凹部58、76からはみ出して浮き上がったり、外観を損ねたりすることはない。
【0037】
この方法によれば、接続開始から溶融体10が乾燥されてソケット5の裏面52と容器7の載置面71とが十分に固定されるまでに、30秒程度で完了することができ、それぞれが平面である場合と比較して非常に短時間で接続を行なうことができる。また、接着剤を用いる方法では、接着剤が乾くまでに接続開始から10分以上必要とすることがあることから、本実施の形態の接続方法では、大幅に時間の短縮が可能となる。
【0038】
また、両者の放電ランプ装置について、引っ張り強度試験および振動試験を行なったところ、本発明では従来と比較して格段に接続強度が優れていることが確認された。なお、溶融する凸部等の大きさを変えて上記と同様の試験を行なったところ、裏面X−X’に対する凸部56、突起部57の断面積の合計が0.40mm以上であれば、特に十分な強度が得られることが確認された。
【0039】
したがって、本実施の形態では、下記のような効果を得ることができる。
【0040】
1.ランプ装置は、ソケット5の裏面52および始動器IGの載置面71の略対応する部分に凸部56、74が形成されており、凸部56、74はリード線2a3、サポートワイヤ2cを穴部72、73に挿入した状態で熱溶融されたのち、固定される。このため、溶融時には互いの対応する部分に形成されている凸部56、74を位置ズレなく合わせることができ、溶融時間の短縮等、効率よく凸部56、74等を溶融することができる。また、張り合わせ時には、リード線2a3、サポートワイヤ2cを穴部72、73に挿入した後、溶融された凸部56、74を合わせることになるため、位置ズレなく合わせることができ、強固に接続することができる。
【0041】
2.凸部56、74の周辺には凹部58、76が形成されているため、裏面52と載置面71を合わせた際には、溶融後に発生する凸部56、74等の溶融体10が凹部58、76に流れ込むことになる。これにより、溶融体10が裏面52と載置面71との接続面の間に流入し、これによって接続面が浮いてしまう等の接続不良を防止することができる。
【0042】
3.凸部56、74および凹部58、76を、ソケット5の裏面52および始動器IGの載置面71を基準とする体積が略同等になるように形成しているため、溶融体10が凹部58、76の外に流れ出すことなく、かつ凹部58、76をほぼ溶融体10が充満するため、強固に固定することができる。
【0043】
4.凸部56、74には、その先端にさらに突起部57、75が形成されているため、溶融時には、まず、突起部57、75が速やかに溶融される。これにより凸部56、74の溶融が促進され、溶融にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【0044】
(第2の実施の形態)
図8は、本発明の第2の実施の形態の放電ランプ装置について説明するための断面図である。この第2の実施の形態の各部について、第1の実施の形態の放電ランプ装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【0045】
第2の実施の形態では、図9に示すように、ソケット5の裏面52の端部に調節部59が形成されている点で第1の実施の形態と異なる。この調節部59は、ソケット5と始動器IGを合わせた際に、裏面52と載置面71の間に隙間を形成する高さ調節の作用をする。すなわち、図10は、図8の二点鎖線の拡大図であるが、ソケット5と始動器IGとは、溶融された凸部56、74等の溶融体10のみが混ざり合って固定されている状態となっており、裏面52と載置面71には調節部59の高さ分だけ、隙間が存在している。この隙間を形成することにより、点灯中、約100℃以上にもなるソケット5の熱を始動器IGに伝わりにくくし、コンデンサ等の電子素子の温度上昇を少なくして、破壊等を防止することが可能となる。
【0046】
したがって、本実施の形態では、第1の実施の形態の1および4の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【0047】
5.ソケット5の裏面52には、調節部59が形成されているため、凸部56、74を溶融し、それらを合わせた後、裏面52と載置面71の間に調節部59の高さ分だけ隙間を形成することができる。これにより、点灯中のソケット5からの熱をできる限り少なくすることができ、コンデンサ等の電子素子の破壊等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の放電ランプ装置の第1の実施の形態について説明するための全体図。
【図2】ソケットの構造について説明するための図。
【図3】図2の点線部分の拡大図。
【図4】始動器について説明するための図。
【図5】熱板溶着法に使用する加熱源である鋼鉄について説明するための図。
【図6】放電ランプと始動器との接続について説明するための断面図。
【図7】図6(b)の一点鎖線部分の拡大図。
【図8】本発明の放電ランプ装置の第2の実施の形態について説明するための断面図。
【図9】第2の実施の形態のソケットの構造について説明するための図。
【図10】図8の二点鎖線部分の拡大図。
【符号の説明】
【0049】
LP 放電ランプ
IG 始動器
HS 熱源
1 気密容器
11 発光管部
12a、12b 封止部
13a、13b 非封止部
14 放電空間
2a1、2b1 金属箔
2a2、2b2 電極
2a3、2b3 リード線
2c サポートワイヤ
3 絶縁スリーブ
4 外管
5 ソケット
51 表面
52 裏面
53 収容部
56 凸部
57 突起部
58 凹部
59 調節部
7 容器
71 載置面
72、73 穴部
74 凸部
75 突起部
76 凹部
10 溶融体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に放電媒体が封入されるとともに、一対の電極が対向配置される発光管部、前記発光管部の両端に形成され、前記発光管部の反対側からリード線が導出される封止部とを有する透光性の気密容器と、
表面側に収容部を有し、前記収容部に前記気密容器の一端部が収容されたソケットとを具備する放電ランプと、
一の面に前記ソケットの裏面が固定された載置面、前記載置面には穴部が形成され、前記穴部に前記リード線が挿入された始動器と、
前記ソケットと前記始動器との間に介在し、前記裏面と前記載置面の略対応する部分を熱溶融してなる溶融体とを具備していることを特徴とする放電ランプ装置。
【請求項2】
内部に放電媒体が封入されるとともに、一対の電極が対向配置される発光管部、前記発光管部の両端に形成され、前記発光管部の反対側からリード線が導出される封止部とを有する透光性の気密容器と、表面側に収容部を有し、前記収容部に前記気密容器の一端部が収容されたソケットとを具備する放電ランプと、
一の面に前記ソケットの裏面が固定される載置面が形成されるとともに、前記載置面側には穴部が形成された始動器と、
から構成され、前記放電ランプと前記始動器とが一体化されてなる放電ランプ装置の製造方法において、
前記ソケットの前記裏面および前記始動器の前記載置面には、略対応する部分に少なくとも凸部が形成されており、前記凸部は前記リード線を前記穴部に挿入した状態で熱溶融されたのち、固定されることを特徴とする放電ランプ装置の製造方法。
【請求項3】
前記ソケットの前記裏面および前記始動器の前記載置面には、略対応する部分に凸部と凹部とが形成されており、前記凸部は前記リード線を前記穴部に挿入した状態で熱溶融されたのち、前記裏面と前記載置面とを合わせ、その溶融体を前記凹部に流入させて固定されることを特徴とする請求項2に記載の放電ランプ装置の製造方法。
【請求項4】
前記ソケットの前記裏面および前記始動器の前記載置面には、略対応する部分に少なくとも凸部、前記裏面または/および前記載置面には調節部が形成されており、前記凸部は前記リード線を前記穴部に挿入した状態で熱溶融されたのち、前記凸部同士を合わせ、前記調節部分の隙間を形成して固定されることを特徴とする請求項2に記載の放電ランプ装置の製造方法。
【請求項5】
前記凸部および前記凹部は、前記ソケットの前記裏面および前記始動器の前記載置面を基準とする体積が略同等であることを特徴とする請求項3に記載の放電ランプ装置の製造方法。
【請求項6】
前記凸部には、その先端にさらに突起部が形成されていることを特徴とする請求項2乃至請求項5の何れか一に記載の放電ランプ装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2007−134098(P2007−134098A)
【公開日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−324289(P2005−324289)
【出願日】平成17年11月9日(2005.11.9)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】