JPS6034222B2 - metal vapor discharge lamp - Google Patents
metal vapor discharge lampInfo
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- JPS6034222B2 JPS6034222B2 JP8241680A JP8241680A JPS6034222B2 JP S6034222 B2 JPS6034222 B2 JP S6034222B2 JP 8241680 A JP8241680 A JP 8241680A JP 8241680 A JP8241680 A JP 8241680A JP S6034222 B2 JPS6034222 B2 JP S6034222B2
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- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は発光管内に封入される電子放射性物質(ェミ
ッター)を変更した金属蒸気放電灯に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a metal vapor discharge lamp in which the electron emitting material (emitter) sealed in the arc tube is changed.
たとえばメタルハラィドランプは、電圧を印加してから
起動するまでの始動性を容易にするため、ェミツタ−と
してトリウム(Th)または酸化トリウム(Tho2)
に電極に混入もしくは塗布して発光管内に封入し、この
トリウムのQ崩壊に誘発されて発生する電子を放電開始
の種として利用している。For example, metal halide lamps use thorium (Th) or thorium oxide (Tho2) as the emitter to facilitate starting from the time voltage is applied to the start-up.
The thorium is then mixed into or applied to the electrodes and sealed inside the arc tube, and the electrons generated by the Q decay of thorium are used as seeds to start the discharge.
すなわち、従来のメタルハラィドランプたとえば400
W形のものは電極に酸化トリウムを20の9塗着してい
る。トリウムはその半減期Tが1.4×1びo年である
ことが知られており、酸化トリウム2地中のトリウム原
子の数はおよそ4.54×1び9個であり、トリウムの
全崩壊定数は1.6×10‐18sec‐1であるから
、酸化トリウム20秘中におけるトリウムは毎秒平均約
72個崩壊されると考えられる。1個のQ粒子につき1
個の電子が作り出されるものと仮定すれば20の9中に
おけるトリウムの毎秒の初期電子数Qはおよそ72とな
る。That is, a conventional metal halide lamp, for example 400
The W-shaped one has thorium oxide coated on the electrode. It is known that thorium has a half-life T of 1.4×10 years, and the number of thorium atoms in thorium oxide 2 underground is approximately 4.54×1×9, which is the total number of thorium atoms. Since the decay constant is 1.6×10-18 sec-1, it is thought that about 72 pieces of thorium in 20 thorium oxides decay on average every second. 1 per Q particle
Assuming that 1 electrons are created, the initial number Q of thorium electrons per second in 9 of 20 will be approximately 72.
一方、ランプに電圧が印加されて始動するまでの平均始
動時間yは、放電開始に到るまでの初期電子がいつ放出
されたかという確率的平均時間であって、この平均始動
時間yは、電極から放射される毎秒当りの初期電子数Q
と、その放出電子1個が放電を開始させる確率Pとの関
数により、7:点・・・(1’
で与えられる。On the other hand, the average starting time y from when a voltage is applied to the lamp until it starts is the probabilistic average time when the initial electrons are emitted until the start of discharge. The initial number of electrons Q per second emitted from
and the probability P that one emitted electron starts a discharge, 7: Point...(1') is given.
したがって20の9の酸化ナトリウムにおけるQは72
であり、Pは大体において0.5ぐらいと考えられてい
るため、この種ランプでは↑=0.02親砂となり、電
圧印加後瞬時に放電を開始するものである。Therefore, Q in 9 of 20 sodium oxide is 72
Since P is generally considered to be about 0.5, in this type of lamp, ↑=0.02 parent sand, and discharge starts instantly after voltage is applied.
これに対してトリウムを全く使用しないランプの場合に
は毎秒の初期電子数Qを供給する源は宇宙線などのよう
に天然放射線によるものだけであり、数秒に1回程度で
あってQ30.1程度となり、722現砂・となってし
まう。On the other hand, in the case of lamps that do not use thorium at all, the only source that supplies the initial number of electrons per second, Q, is natural radiation such as cosmic rays, and the initial number of electrons per second, Q, is only generated once every few seconds, which is Q30.1. This results in a total of 722 existing sand.
すなわちトリウムを女台用しないランプは平均して始動
時間は2の砂程度となり、電圧印加後2現砂、程度は待
たなければ始動が開始されないということであって、ラ
ンプによっては電圧印加後1分間以上も始動しないもの
が、およそ5%の確率で発生することもある。さらに、
特に放電開始電圧が高いランプは始動時にパルス電圧を
必要としており、このようなランプはパルス電圧を印加
している間のみに放電開始の確率Pが存在するから、こ
のようなランプでトリウムを使用しないものは、平均と
してP30.01程度となり、したがって↑2100M
秒前後にも達することになり、電圧印加後平均2粉ご、
場合によっては1時間近くも放電を開始しないことにな
る。このように、トリウムを使用することは放電開始を
容易こして始動時間の短縮に寄与するものであるが、ト
リウムは前述の通り半減期が1.4×1びo年と比較的
に長く、しもたとえば5年後のランプ寿命終期にあって
も確実な始動を促すためには1サイクル中に少なくとも
1個の電子を放出することが望ましいから5年後にあっ
ても毎秒の崩壊数が50〜6川固以上を必要とし、この
ため酸化トリウムの形態で封入する場合には少なくとも
20mg程度の量が必要となる。In other words, the average starting time for lamps that do not use thorium is about 2 hours, which means that you have to wait about 2 hours after voltage is applied before starting. There is an approximately 5% chance that the engine will not start for more than a minute. moreover,
In particular, lamps with a high discharge starting voltage require a pulse voltage at the time of starting, and since such lamps have a probability P of starting discharge only while the pulse voltage is applied, thorium is not used in such lamps. For those that do not, the average is about P30.01, so ↑2100M
It will reach around 2 seconds, on average 2 powders after voltage application,
In some cases, discharge may not start for nearly an hour. In this way, the use of thorium facilitates the initiation of discharge and contributes to shortening the starting time, but as mentioned above, thorium has a relatively long half-life of 1.4 x 10 years; For example, even at the end of the lamp's life after 5 years, it is desirable to emit at least one electron during one cycle in order to promote reliable starting, so even after 5 years, the number of decays per second will be 50. ~6% or more is required, and therefore, when encapsulating in the form of thorium oxide, an amount of at least about 20 mg is required.
しかしなからトIJウムは発光管内に封入された金属ハ
ロゲン化物のハロゲンと反応してハロゲン化トリウムと
なり、これが発光し、他の発光効率の高い封入物の発光
を抑制する原因となるため、光東低下の原因となる。し
かもハロゲン化トリウムの蒸気は寿命中のランプ電圧上
昇を招く原因となっている。このようにトリウムは寿命
中にハロゲンと反応して消失することから、この種ラン
プを寿命時間のたとえば1000畑寺間点灯使用終期に
おいても確実、円滑な始動を維持しようとすれば、さら
に多量の酸化ナトリウムを必要とすることになるが、酸
化トリウムを増量すると益々光東の低下を招く不具合が
ある。このようなことからトリウムに代って、トリウム
よりも半減期の短かし、放射性物質をェミッターとして
使用することに注目した。However, thorium reacts with the halogen of the metal halide sealed in the arc tube to form thorium halide, which emits light and suppresses the light emission of other highly efficient fillers. This causes the east to drop. Moreover, the thorium halide vapor causes an increase in lamp voltage during its life. In this way, thorium reacts with halogen and disappears during its life, so if you want to keep this type of lamp reliably and smoothly started even at the end of its life, say 1,000 lights, an even larger amount of oxidation is required. Although sodium is required, increasing the amount of thorium oxide has the problem of further decreasing the light output. For this reason, we focused on using a radioactive material as an emitter instead of thorium, which has a shorter half-life than thorium.
しかしながら半減期の短かし、放射性物質は人体に悪影
響を及ぼし易く、取扱、上多大な注意を要す。すなわち
放射性物質が人体こ触れると汝射線障害を招くものであ
り、このため放射線物質が飛散しない密封線源として取
り扱うことが要求される。この発明は上記事情にも、と
づきなされたもので、その目的とするところはこL放射
性物質を密封放射線源として発光管に封入することによ
り安全性が高く、しかも始動性が改善3・れる金属蒸気
放電灯を提供しようとするものである。However, due to their short half-life, radioactive substances tend to have a negative effect on the human body, and require great care when handling them. In other words, if radioactive materials come into contact with the human body, they will cause radiation damage, and for this reason, it is necessary to treat them as sealed radiation sources that do not allow radioactive materials to scatter. This invention was made based on the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide high safety by sealing L radioactive material as a sealed radiation source in the arc tube, and to improve startability3. The present invention aims to provide a metal vapor discharge lamp.
なお、本発明においては密封とは、スミヤーテストで剥
離しないこと、すなわち本放射線源を猿紙で拭き、この
櫨紙の表面から放射線が出ているか否かを計数管等で調
べたときに放射線が検出されないことであり、結局放射
性物質が線源から櫨紙へ移動しないことを言う。In the present invention, sealing means that the radiation source does not peel off in a smear test, that is, when the radiation source is wiped with monkey paper and examined with a counter or the like to see if radiation is emitted from the surface of the paper, no radiation is detected. This means that it is not detected, and that radioactive substances do not migrate from the radiation source to the paper.
以下本発明の一実施例を図面にもとづき説明する。An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.
図中1はメタルハライドランプの外管である。In the figure, 1 is the outer tube of the metal halide lamp.
この外管1の一端にはステム2が封止されており、かつ
口金3が被着されている。4は石英ガラスなどで構成さ
れた発光管であり、サポート5.6を介して外管1の中
心部に設けられている。A stem 2 is sealed at one end of the outer tube 1, and a base 3 is attached thereto. Reference numeral 4 denotes an arc tube made of quartz glass or the like, and is provided at the center of the outer tube 1 via a support 5.6.
発光管4内には主電極7,8が付設されており、一方の
主電極7に近接して始動用補助電極9が配置されている
。上記主電極7は一方のサポート5に接続されており、
このサポート5はステム2に貫通封止された導入線10
を通じて口金3に接続されている。他方の主電極8はI
Jード線11を介して他の導入線12に接続されており
、この導入線12はステム2を貫通して口金3のアィレ
ット端子3aに接続されている。さらに始動用補助電極
9は始動用補助抵抗13および熱応動開閉器としての常
閉形バイメタルスイッチ14を介して導入線12に接続
されている。始動用補助抵抗(又は限流抵抗)13及び
サポート5の間にはグロー点灯管18で接続し、パルス
発生作用を行わしめている。Main electrodes 7 and 8 are attached within the arc tube 4, and an auxiliary starting electrode 9 is arranged adjacent to one of the main electrodes 7. The main electrode 7 is connected to one support 5,
This support 5 has an introduction wire 10 that is sealed through the stem 2.
It is connected to the base 3 through. The other main electrode 8 is I
It is connected to another lead-in wire 12 via a J-cord wire 11, and this lead-in wire 12 passes through the stem 2 and is connected to the eyelet terminal 3a of the base 3. Further, the auxiliary starting electrode 9 is connected to the lead-in line 12 via an auxiliary starting resistor 13 and a normally closed bimetal switch 14 as a thermally responsive switch. A glow lighting tube 18 is connected between the starting auxiliary resistor (or current limiting resistor) 13 and the support 5 to perform a pulse generation function.
上記発光管4内には、緩衝金属としての水銀と、発光金
属としての金属ハロゲン化物、たとえば沃化スカンジウ
ム(Scl)、沃化ナトリウム(Nal)および始動用
希ガスとしてたとえばクリプトンガスを封入してある。The arc tube 4 is filled with mercury as a buffer metal, metal halides as luminescent metals such as scandium iodide (Scl) and sodium iodide (Nal), and krypton gas as a starting rare gas. be.
そしてまたこの発光管4内には放射性物質の密封線源1
5が収容されている。この密封線源15は第2図に示さ
れるように、放射性物質16をセラミック体17に分散
密封させたものである。このような密封線源15は発光
管4の排気管封止前に、排気管を通じて投入される。し
たがって放射性物質密封線源15は排気管の内径よりも
小さく形成されている。上記セラミック体17は酸化ケ
イ素(Sj02)などの非金属酸化物、酸化アルミニウ
ム(N203)、酸化ナトリウム(Na20)、酸化マ
グネシウム(Mg0)酸化べ1′ゥム(技○)酸化チタ
ン(Tj0)酸化カルシウム(Ca○)などの金属酸化
物、炭化アルミニウム(AI4C3)、炭化ナトリウム
(Na2C2)、炭化カルシウム(CaC2)などの金
属炭化物、窒化アルミニウム(NN)、窒化ナトリウム
(Na3N)、窒化マグネシウム(M&N2)などの金
属窒化物等が実施可能である。Also inside this arc tube 4 is a sealed source 1 of radioactive material.
5 is accommodated. As shown in FIG. 2, this sealed radiation source 15 has a radioactive substance 16 dispersed and sealed in a ceramic body 17. Such a sealed radiation source 15 is introduced through the exhaust pipe of the arc tube 4 before the exhaust pipe is sealed. Therefore, the radioactive substance sealed source 15 is formed smaller than the inner diameter of the exhaust pipe. The ceramic body 17 is made of nonmetallic oxides such as silicon oxide (Sj02), aluminum oxide (N203), sodium oxide (Na20), magnesium oxide (Mg0), aluminum oxide (technical circle), titanium oxide (Tj0), Metal oxides such as calcium (Ca○), metal carbides such as aluminum carbide (AI4C3), sodium carbide (Na2C2), calcium carbide (CaC2), aluminum nitride (NN), sodium nitride (Na3N), magnesium nitride (M&N2) Metal nitrides such as these can be used.
またこのようなセラミック体17に分散密封される放射
性物質としては、その半減期が比較的短いことが望まし
く、半減期は0.5年以上1び年以下のものがよい。た
とえば炭素14(14C)、ナトリウム22(礎Na)
、カルシウム45(45Ca)、鉄55(扇Fe)、コ
バルト60(60Co)、ニッケル63(斑Ni)、亜
鉛65(65Zn)、マンガン54(54Mn)、スト
ロンチウム90(9噌r)、ルテニウム106(106
Ru)、銀110(110Ag)、アンチモン125(
125Sb)、セシウム134(134Cs)、セシウ
ム137(137Cs)、バリウム133(133母)
、セリウム144(MCe)、プロメチウム147(1
47Pm)、ユウロピラム154(154Eu)、ユウ
ロピウム155(155Eu)、金195(M5Au)
、タリウム2他(2MTI)、アクチウム227(2M
Ac)、アメリシウム241(241Am)、キュリウ
ム242(2娩Cm)、キュリウム244(244Cm
)、カリホルニウム252(252Cf)、叢6210
(21oPb)、ラジウム226(既6Ra)、ラジウ
ム228(2斑Ra)、トリウム228(22汀h)な
どのうち少なくとも1種が選択採用される。Further, it is desirable that the radioactive substance dispersed and sealed in such a ceramic body 17 has a relatively short half-life, and preferably has a half-life of 0.5 to 1 year. For example, carbon-14 (14C), sodium-22 (basic Na)
, Calcium 45 (45Ca), Iron 55 (fan Fe), Cobalt 60 (60Co), Nickel 63 (spotted Ni), Zinc 65 (65Zn), Manganese 54 (54Mn), Strontium 90 (9 ozr), Ruthenium 106 ( 106
Ru), silver 110 (110Ag), antimony 125 (
125Sb), cesium 134 (134Cs), cesium 137 (137Cs), barium 133 (133 mother)
, Cerium 144 (MCe), Promethium 147 (1
47Pm), europyram 154 (154Eu), europium 155 (155Eu), gold 195 (M5Au)
, thallium 2 and others (2MTI), actium 227 (2M
Ac), Americium 241 (241Am), Curium 242 (2nd birth Cm), Curium 244 (244Cm)
), californium 252 (252Cf), plexus 6210
(21oPb), radium-226 (already 6Ra), radium-228 (2 spots Ra), thorium-228 (22oPb), etc., is selected and adopted.
さらにまた放射性物質16はランプ1個当り放射能量が
100マイクロキュリー以下に規制して封入されている
。このような構成に係るメタルハラィドランプは、図示
しない安定器を介して電圧が印加されると、バイメタル
スイッチ14が閉じているから、バイメタル14、始動
補助抵抗13、グロ「点灯管18と電流が流れ、グロー
点灯管18が動作する。Furthermore, the radioactive substance 16 is sealed with the amount of radioactivity regulated to 100 microcuries or less per lamp. In a metal halide lamp having such a configuration, when a voltage is applied through a ballast (not shown), the bimetal switch 14 is closed, so that the bimetal switch 14, the starting auxiliary resistor 13, the glow tube 18 and Current flows and the glow lighting tube 18 operates.
グロー点灯管18のバイメタル接点の開閉に供なう電流
の導通遮断により図には示されない安定器のチョークィ
ングクタンス分によりパルス電圧を発生する。一方の主
電極7と始動用補助電極9との間で補助放電を開始する
。この補助放電は主電極7,8間の主放電へ進展し、主
アーク放電を開始する。始動後には発光管4内に封入し
てある金属ハロゲン化物が蒸発して発光する。また金属
ハロゲン化物の蒸発に伴って発光管電圧が上昇し、発光
管4の温度が上昇するので、この熱を受けてバイメタル
スイッチ14が開放される。したがってランプが安定点
灯に至ると始動補助抵抗13に電流は流れなくなり、点
灯管18はバイメタル接点が閉止するので、始動用補助
電極9と隣接主電極7とは同一電位に保たれ、両者の間
に石英発光管中を介して電位がかかることなく石英のイ
オンによる再結晶化やクラック等の不具合を生じない。
しかして上記ランプは発光管4内に放射性物質16を封
入してあるためにこの放射性物質16からの放電の切掛
け、つまり種(たね)となる初期電子が放出されている
ので、始動が迅速に行われかつ始動電圧も低くなる。When the bimetal contacts of the glow lamp tube 18 are turned on and off, a pulse voltage is generated by the choking coefficient of the ballast (not shown). Auxiliary discharge is started between one main electrode 7 and the starting auxiliary electrode 9. This auxiliary discharge develops into a main discharge between the main electrodes 7 and 8, and starts a main arc discharge. After starting, the metal halide sealed in the arc tube 4 evaporates and emits light. Further, as the metal halide evaporates, the arc tube voltage increases and the temperature of the arc tube 4 rises, so the bimetal switch 14 is opened in response to this heat. Therefore, when the lamp reaches stable lighting, no current flows through the auxiliary starting resistor 13, and the bimetal contact of the lighting tube 18 closes, so the auxiliary starting electrode 9 and the adjacent main electrode 7 are kept at the same potential, and both Since no potential is applied through the quartz arc tube during the process, problems such as recrystallization and cracks due to quartz ions do not occur.
However, since the above-mentioned lamp has a radioactive substance 16 sealed in the arc tube 4, the initial electrons that become the seeds of the discharge are emitted from the radioactive substance 16, so that it can be started quickly. The starting voltage is also lower.
すなわち放射性物質16から放射されている初期電子に
よって放電が促されるので始動特性が向上するものであ
る。そして上記放射性物質16はセラミック体17に分
散密封されていることから、セラミック体17から容易
に剥れることがなく、いわゆるスミヤーテストで落ちな
いことから人体に付着するなどの危険性がなく、取扱い
上においても安全である。特に発光管4内に封入する場
合、発光管4の排気管よりも小さく形成できるから、発
光管4内への投入が容易である。なお排気管を通じて密
封線源15に封入する場合、排気前または排気中のいづ
れであってもよく、排気工程に影響を及ぼす廃れはない
。しかして放射性物質1 6の半減期が0.3手以上1
び年以下であることの理由を述べる。一般にメタルハラ
ィドランプを含めて金属蒸気放電灯の寿命は1000脚
寺間程度であり、1日に約5時間点灯使用すると仮定す
れば、約6年間は正常に動作する必要がある。That is, the initial electrons emitted from the radioactive substance 16 promote discharge, thereby improving the starting characteristics. Since the radioactive substance 16 is dispersed and sealed in the ceramic body 17, it does not easily peel off from the ceramic body 17 and does not come off in a so-called smear test, so there is no risk of it adhering to the human body, and it is difficult to handle. It is also safe. Particularly when it is enclosed in the arc tube 4, it can be formed smaller than the exhaust pipe of the arc tube 4, so it is easy to insert it into the arc tube 4. Note that when the sealed radiation source 15 is sealed through the exhaust pipe, it may be sealed either before or during the exhaust, and there is no waste that affects the exhaust process. Therefore, the half-life of the radioactive substance 16 is more than 0.3 days1
State the reason why it is less than 20 years old. Generally, the lifespan of metal vapor discharge lamps, including metal halide lamps, is about 1,000 lamps, and assuming that they are lit and used for about 5 hours a day, they need to operate normally for about 6 years.
このことから半減期が0.3辛以上の放射性物質であれ
ば6年後には(1′2)2×6=(1/2)1232.
4×10‐4であるから、その放射能の減衰は完全に終
了しないことになり、始動機能を保持できる。逆に半減
期が0.5年未満の放射性物質であると、減衰が急速で
あるから、ランプの寿命中に減衰が完了してしまって寿
命末期には始動性能が著しく低下することになる。一方
、半減期が長すぎると放射線の減衰に時間がかかり、短
時間に放射される放射線が少ないため始動性が悪くなる
とともに、始動性を良くするために放射性物質を多量に
封入して放射線の放出確率を多くする必要が生じる。し
かしながら、放射性物質を多量に封入し過ぎると、これ
が化学的に反応し、また発光を生じるなどの不具合を招
く。望ましくは放射性物質の封入総原子数は、発光管内
への封入発光金属が蒸発しているときの蒸発総原子数の
10‐3倍以下に抑えることが必要であり、この量は封
入量としては10‐も以下であり、これを半減期でいえ
ば大体1ぴ年以下となる。更に人類に対する放射性物質
の一層の安全性を考慮すれば、比較的速やかに減衰する
ものが望ましく、0.5年〜10年程度の半減期とする
ことがより一層望ましい。そしてまた放射性物質は密封
線源の形態で取り扱うにしても、法律では100マイク
ロキュリー以下であることが規制されており、したがっ
て発光管1個当りの放射能量は100マイクロキュリー
以下である必要が生じる。From this, if a radioactive substance has a half-life of 0.3 days or more, after 6 years it will be (1'2)2 x 6 = (1/2) 1232.
Since it is 4×10-4, the attenuation of the radioactivity does not end completely, and the starting function can be maintained. On the other hand, if the radioactive substance has a half-life of less than 0.5 years, the decay will be rapid, and the decay will be completed during the life of the lamp, resulting in a significant drop in starting performance at the end of the life of the lamp. On the other hand, if the half-life is too long, it will take time for the radiation to decay, and less radiation will be emitted in a short period of time, resulting in poor starting performance. It becomes necessary to increase the release probability. However, if too much radioactive material is encapsulated, it will chemically react and cause problems such as luminescence. Desirably, the total number of atoms of the radioactive substance sealed must be kept to 10-3 times or less the total number of atoms evaporated when the luminescent metal sealed in the arc tube is evaporated, and this amount is It is less than 10-years long, and its half-life is approximately 1 year or less. Furthermore, in consideration of further safety of radioactive substances for humankind, it is desirable that the radioactive substances decay relatively quickly, and it is even more desirable that the radioactive substances have a half-life of about 0.5 to 10 years. Furthermore, even if radioactive materials are handled in the form of a sealed source, the law requires that the amount of radiation be less than 100 microcuries, so the amount of radioactivity per arc tube must be less than 100 microcuries. .
そして前述したように、始動時における電源の1サイク
ル中に最低限1個の放射線が放出されることを条件にす
ると、毎秒50〜6の固の崩壊を必要とし、安全率を見
込んで毎秒ION固の崩壊が必要と仮定すると、半減期
0.8芋の放射性元素の場合「ランプ寿命とされる6年
後においても毎秒ION固の崩壊を必要とすることにな
り、元素数量は6年後であっても2.3×1ぴ個を必要
とするものであり、封入当初においては約1×1び3個
の元素総量を必要とすることになる。また半減期1ぴ年
の放射性元素の場合は6年後において毎秒100の崩壊
を行わせるためには4.5×1び4個の元素数が必要に
なり、封入当初においても同じく4.5×1び4個の元
素数を必要とする。これらの元素数は従来のトリウム2
0の9中の元素数4.54xlol9個に比べて10‐
5〜10‐7倍も少なくなるものであり、このことから
上記実施例の放射性物質であれば封入量を少くできるこ
とが判る。また400Wのメタルハラィドランプの場合
、発光金属としてのScおよびNaの沃化物は総量で3
0の9封入しており、この重量中におけるScおよびN
aの元素数は約1ぴぢ華度である。As mentioned above, assuming that at least one radiation is emitted during one cycle of the power supply at startup, 50 to 6 solid decays are required per second, and taking into account the safety factor, ion decay per second is required. Assuming that a solid decay is necessary, in the case of a radioactive element with a half-life of 0.8, it will require the decay of ION solids every second even after 6 years, which is the lamp life, and the amount of elements will decrease after 6 years. However, 2.3 x 1 element is required, and a total amount of about 1 x 1 and 3 elements is required at the time of initial packaging.Also, radioactive elements with a half-life of 1 year are required. In this case, in order to cause 100 decays per second after 6 years, the number of elements will be 4.5 x 1 and 4, and the number of elements will be 4.5 x 1 and 4 at the beginning of the enclosure. The number of these elements is higher than the conventional thorium2
The number of elements in 9 of 0 is 4.54xlol9 compared to 10-
The amount is reduced by 5 to 10-7 times, and this shows that the amount of the radioactive substance in the above example can be reduced. In addition, in the case of a 400W metal halide lamp, the total amount of Sc and Na iodides as luminescent metals is 3
Sc and N in this weight
The number of elements in a is approximately 1 pipidarah.
そして本発明者らの実験によると発光金属の元素数に対
して放射性物質の元素数を103以下に規制すれば放射
性元素の化学的反応、つまりハロゲン化物の生成が無視
でき、黒化や光東低下を少〈できることが判っており、
したがって半減期が0.3王以上1ぴ以下の放射性元素
であれば封入量が少いため、ハロゲンとの反応物を作り
出すことがなくなる。なお放射性物質16をセラミック
体17に担持させて密封線源15を作り出す方法の一例
としては以下のごとき方法が可能である。According to experiments by the present inventors, if the number of elements in the radioactive material is regulated to 103 or less relative to the number of elements in the luminescent metal, the chemical reaction of the radioactive element, that is, the formation of halides, can be ignored, resulting in blackening and light It is known that it is possible to reduce the decrease in
Therefore, if a radioactive element has a half-life of 0.3 mm or more and 1 mm or less, the amount of encapsulation is small, so that no reactants with halogen are produced. Note that as an example of a method for producing the sealed radiation source 15 by supporting the radioactive substance 16 on the ceramic body 17, the following method is possible.
すなわち、まず酸化アルミニウム(AI203)と酸化
ケイ素(Si02)および酸化ナトリウム(Na203
)を通量づっ混合し、これを成形して2000℃で暁結
することによりセラミック体をつくる。That is, first, aluminum oxide (AI203), silicon oxide (Si02), and sodium oxide (Na203)
) are thoroughly mixed, molded and solidified at 2000°C to produce a ceramic body.
ここでこれら酸化物の混合分子数比をx:y:zとする
と、セラミック体はxA1203・ySi02・zNa
203である。上記セラミック体のNa原子をプロメチ
ウム(Pm)原子とイオン交換法によって、一部もしく
は全部を置換する。すなわち上記セラミック体を塩化ア
ンモニウム(NH4CI)液に浸潰して、XA12Q・
ySi02・z(NH4)20とし、ついで脱アンモニ
ア処理によりxN203・ySi02・zH20とする
。ついで水素(H)とプロメチウムと置換してXA12
03・ySi02・zHPmOとしたものであり、この
ものを最後に1200qoの温度にて焼結することによ
り、目的の放射性元素密封セラミックが得られる。次に
本発明の具体的実施例について説明する。Here, if the mixed molecular ratio of these oxides is x:y:z, then the ceramic body is xA1203・ySi02・zNa
It is 203. Part or all of the Na atoms in the ceramic body are replaced with promethium (Pm) atoms by an ion exchange method. That is, the above ceramic body was immersed in ammonium chloride (NH4CI) solution to form XA12Q.
ySi02.z(NH4)20 and then xN203.ySi02.zH20 by deammonia treatment. Then hydrogen (H) and promethium are substituted to form XA12.
03.ySi02.zHPmO, and by finally sintering this at a temperature of 1200 qo, the desired radioactive element-sealed ceramic can be obtained. Next, specific examples of the present invention will be described.
〔実施例 1〕電極間距離42柳、内径20柳の石英ガ
ラス製400W形発光管に水銀50柳、スカンジウムー
ナトリウムの沃化物30の9、クリプトンガス8飢Pr
r、および前記イオン置換法によって形成されたN20
3・Sj02・Pm○の放射性元素密封線源50の9片
を封する。[Example 1] A 400W arc tube made of quartz glass with a distance between electrodes of 42 willow and an inner diameter of 20 willow, mercury of 50 willow, scandium-sodium iodide of 30:9, and krypton gas of 8 Pr
r, and N20 formed by the ion replacement method.
3. Seal nine pieces of the radioactive element sealed source 50 of Sj02.Pm○.
この密封線源の放射線量は25マイクロキュリーである
。このランプに電源電圧交流180V、パルス電圧15
00V、パルス幅1マイクロ秒を付与すると瞬時に起動
する。上記密封線源を封入しないランプは始動するのに
平均2分以上要する。〔実施例 2〕
電極間距離12肌、内径10肌の100W形発光管内に
、水銀5の9、スカンジウムーナトリウム沃化物5の9
、アルゴンガス8morr、AI203・Si02・P
m○の密封線源1の9(0.5マイクロキュリー)を封
入したランプは、電源電圧交流150V、パルス電圧5
00V、パルス幅0.5マイクロ秒のパルス電圧印加に
よって待時間0秒で始動する。The radiation dose of this sealed source is 25 microcuries. This lamp has a power supply voltage of 180V AC and a pulse voltage of 15V.
When 00V and a pulse width of 1 microsecond are applied, it starts up instantly. Lamps that do not contain the sealed source require an average of more than two minutes to start. [Example 2] In a 100W arc tube with a distance between electrodes of 12 degrees and an inner diameter of 10 degrees, 5 parts of mercury and 5 parts of scandium-sodium iodide were placed.
, argon gas 8 morr, AI203・Si02・P
The lamp containing a sealed radiation source 1 of m○ (0.5 microcuries) has a power supply voltage of 150 V AC and a pulse voltage of 5
It starts with a waiting time of 0 seconds by applying a pulse voltage of 00V and a pulse width of 0.5 microseconds.
密封線源を用いないものは平均1頚砂を必要とする。〔
実施例 3〕
酸化ケイ素(Si02)、酸化カルシウム(Ca○)、
酸化マグネシウム(Mg○)の各粉末を混合糠結してべ
レット状のセラミック体となし、そのカルシウムおよび
マグネシウムのイオンを一部松Naと置換してセラミッ
ク体に22Naを分散密封する。Those that do not use a sealed source require an average of one cavity. [
Example 3 Silicon oxide (Si02), calcium oxide (Ca○),
Magnesium oxide (Mg○) powders are mixed and bonded to form a pellet-shaped ceramic body, and some of the calcium and magnesium ions are replaced with pine Na to disperse and seal 22Na in the ceramic body.
このセラミック密封線源を電極間距離80肋、内径29
帆のlkW形発光管内に、水銀とセリウム(Ce)・サ
マリウム(Sm)・ナトリウム(Na)の沃化物および
5仇orrのアルゴンガスとともに封入する。This ceramic sealed radiation source has an inter-electrode distance of 80 mm and an inner diameter of 29 mm.
Mercury, iodides of cerium (Ce), samarium (Sm), and sodium (Na) and argon gas of 5 orr are sealed in the IkW arc tube of the sail.
このランプを電源電圧交流170V、パルス電圧500
V、パルス幅0.5マイクロ秒のパルス電圧印加に始動
させると、瞬時に始動する。上記セラミック体密封線源
のないランプは最大5分、平均2の砂の始動時間を要す
る。〔実施例 4〕
酸化ケイ素(Si02)に微量の炭素(C)を混合融解
し、すなわち炭素を含有した石英片を中性子源で照射す
る。This lamp has a power supply voltage of 170V AC and a pulse voltage of 500V.
When started by applying a pulse voltage of V and a pulse width of 0.5 microseconds, it starts instantly. Lamps without the ceramic-sealed source require a maximum start-up time of 5 minutes, with an average of 2 sands. [Example 4] A trace amount of carbon (C) is mixed and melted in silicon oxide (Si02), that is, a quartz piece containing carbon is irradiated with a neutron source.
ケイ素(Si)には28Siが92.24%、幻Siが
4.67%、3oSiが3.10%含まれており、抑S
iと中性子とが反応して31Siとなる。31Siは半
減期が2.6幼時間であり急速に減衰してしまう。Silicon (Si) contains 92.24% 28Si, 4.67% phantom Si, and 3.10% 3oSi, which suppresses S
i and neutrons react to form 31Si. 31Si has a half-life of 2.6 hours and decays rapidly.
一方炭素(C)中には13Cが1.11%含まれており
、これは中性子と反応して半減期560位王の14Cと
なって電子崩壊をする。したがって上記炭素を含有した
石英片を上記のごとく中性子で照射し、これを1週間程
度冷却して放置しておけば半減期の短い31Siは減衰
してしまってほとんど検知されなくなり、14Cのみの
電子が放出する。このようにして放射性物質の密封線源
として得られた石英片の1マイクロキュリー分を、電極
間距離8仇吻、内径2物吻のlkW形発光管内に、水銀
およびスカンジウム・ナトリウムの沃化物60地、スカ
ンジウムメタル2の9、ネオンークリプトンからなるベ
ニングガス80のrrとともに封入する。このメタルハ
ラィドランプは電源電圧交流160V、パルス電圧50
0V、パルス幅1マイクロ秒で瞬時に始動する。上記石
英片を使用しないランプは始動までに平均25秒を要す
る。なおこの発明はメタルハラィドランプに限定される
ものではなく、高圧ナトリウムランプや高圧水銀ランプ
その他けし、光ランプなどにも適用してもその効果があ
る。On the other hand, carbon (C) contains 1.11% 13C, which reacts with neutrons to become 14C, which has a half-life of 560th place, and undergoes electronic decay. Therefore, if a quartz piece containing carbon is irradiated with neutrons as described above, and then left to cool for about a week, 31Si, which has a short half-life, will decay and become almost undetectable, and only 14C electrons will be present. emits. One microcurie of the quartz piece thus obtained as a sealed source of radioactive material was placed in an IkW-type arc tube with an electrode distance of 8 m and an inner diameter of 2 m. It is sealed with 80 rr of Benning gas consisting of earth, scandium metal 2:9, and neon-krypton. This metal halide lamp has a power supply voltage of 160V AC and a pulse voltage of 50V.
It starts instantly with 0V and a pulse width of 1 microsecond. Lamps without quartz chips require an average of 25 seconds to start. The present invention is not limited to metal halide lamps, but can also be applied to high-pressure sodium lamps, high-pressure mercury lamps, poppy lamps, light lamps, and the like.
以上説明したようにこの発明によれば、発光管内に、放
射性物質をセラミック体に分散密封した形態で封入した
ものであるから、発光管内においては放射性物質から放
出される放射線が放電のきっかけとなり始動性がきわめ
て良好になる。しかも放射性物質はセラミック体に分散
密封させてあるから、取り扱いが容易であり、人体に触
れて付着するなどの危険性がないなどの安全性が向上す
る。As explained above, according to the present invention, the radioactive material is sealed and dispersed in the ceramic body in the arc tube, so the radiation emitted from the radioactive material triggers the discharge and starts the arc tube. performance becomes extremely good. Moreover, since the radioactive material is dispersed and sealed in the ceramic body, it is easy to handle and there is no risk of it coming into contact with the human body, improving safety.
図面はこの発明の一実施例を示し、第1図はメタルハラ
ィドランプの断面図、第2図は放射性物質の密封線源を
示す斜視図である。
1・・…・外管、4・・・・・・発光管、7,8・…・
・主電極、15…・・・密封線源、16…・・・放射性
物質、17・・・・・・セラミック体、18・・・・・
・点灯管。
第1図第2図The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view of a metal halide lamp, and FIG. 2 is a perspective view of a sealed radioactive source. 1... Outer tube, 4... Arc tube, 7, 8...
・Main electrode, 15... sealed radiation source, 16... radioactive material, 17... ceramic body, 18...
・Light tube. Figure 1 Figure 2
Claims (1)
物質をセラミツク体に分散密封し、このセラミツク体を
発光管内に封入したことを特徴とする金属蒸気放電灯。 2 上記セラミツク体は酸化アルミニウムを主成分とす
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項の金属蒸気放
電灯。3 放射性物質として^1^4C,^2^2Na
,^4^5Ca,^5^5Fe,^6^0Co,^6^
3Ni,^6^5Zn,^5^4Mn,^9^0Sr,
^1^0^6Ru,^1^1^0Ag,^1^2^5S
b,^1^3^4Cs,^1^3^7Cs,^1^3^
3Ba,^1^4^4Ce,^1^4^7Pm,^1^
5^4Eu,^1^5^5Eu,^1^9^5Au,^
2^0^4Tl,^2^2^7Ac,^2^4^1Am
,^2^4^2Cm,^2^4^4Cm,^2^5^2
Cf,^2^1^0Pb,^2^2^6Ra,^2^2
^8Ra,^2^2^8Thのうち少なくとも1種を用
いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項の金属蒸気
放電灯。[Scope of Claims] 1. A metal vapor emitting device characterized in that a radioactive substance with a half-life of about 0.5 years or more and about 10^4 years or less is dispersed and sealed in a ceramic body, and the ceramic body is enclosed in an arc tube. electric light. 2. The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein the ceramic body contains aluminum oxide as a main component. 3 As radioactive substances ^1^4C, ^2^2Na
, ^4^5Ca, ^5^5Fe, ^6^0Co, ^6^
3Ni, ^6^5Zn, ^5^4Mn, ^9^0Sr,
^1^0^6Ru, ^1^1^0Ag, ^1^2^5S
b, ^1^3^4Cs, ^1^3^7Cs, ^1^3^
3Ba, ^1^4^4Ce, ^1^4^7Pm, ^1^
5^4Eu,^1^5^5Eu,^1^9^5Au,^
2^0^4Tl, ^2^2^7Ac, ^2^4^1Am
,^2^4^2Cm,^2^4^4Cm,^2^5^2
Cf, ^2^1^0Pb,^2^2^6Ra,^2^2
The metal vapor discharge lamp according to claim 1, characterized in that at least one of ^8Ra and ^2^2^8Th is used.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8241680A JPS6034222B2 (en) | 1980-06-18 | 1980-06-18 | metal vapor discharge lamp |
| US06/265,675 US4445067A (en) | 1980-06-18 | 1981-05-20 | High pressure metal vapor discharge lamp with radioactive material impregnated in ceramic |
| GB8117098A GB2080019B (en) | 1980-06-18 | 1981-06-04 | High pressure metal vapour discharge lamp |
| DE3123605A DE3123605C2 (en) | 1980-06-18 | 1981-06-13 | Metal vapor high pressure discharge lamp |
| AU71829/81A AU539915B2 (en) | 1980-06-18 | 1981-06-15 | Discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8241680A JPS6034222B2 (en) | 1980-06-18 | 1980-06-18 | metal vapor discharge lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS579047A JPS579047A (en) | 1982-01-18 |
| JPS6034222B2 true JPS6034222B2 (en) | 1985-08-07 |
Family
ID=13773979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8241680A Expired JPS6034222B2 (en) | 1980-06-18 | 1980-06-18 | metal vapor discharge lamp |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6034222B2 (en) |
-
1980
- 1980-06-18 JP JP8241680A patent/JPS6034222B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS579047A (en) | 1982-01-18 |
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