DE1908458A1

DE1908458A1 - Photoblitzlampe

Info

Publication number: DE1908458A1
Application number: DE19691908458
Authority: DE
Inventors: Weber Kurt Heinz; Cressman George Weir
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1969-02-20
Publication date: 1969-09-25
Also published as: ES363967A1; CA877428A; BE728750A; SE339794B; DE1908458B2; JPS4930750B1; BR6906278D0; DE1908458C3; US3506385A; DE6906676U; FR2002489A1; GB1231517A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Miniatur-Photoblitzlampen, im allgemeinen des Allglas-Typs. Insbesondere bezieht sie sich in gewissen Ausgestaltungen der Erfindung auf solche Lampen, welche eine Füllung von fadenförmigem brennbarem Material und Rauerstoff bei hohen Drücken aufweisen.

Die bekannte Technik hat in den handelsmäßig unter der Bezeichnung AG-1, AG-3 und Würfelblitzlampen bekannten Produkten ein Leistungsniveau erreicht, bei dem es schwierig gewesen ist, es bezüglich höherer Lichtausbeute pro Volumeneinheit der Photoblitzlampe zu übertreffen. Obwohl einige frühere Untersuchungen zu Voraussagen geführt haben, dahingehend, daß es möglich sein würde Photoblitzlampen herzustellen mit einer Fähigkeit zur Lichterzeugung, die beträchtlich über den etwa 6500 Lumen Sek. pro ecm

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inneren Volumens (Im s/cm*⁰) der Photoblitzlampe Type AG-I, 8800 Im s/cm der Würfelblitzlampe und 9COO Im s ./cm'' der Photoblitzlampe Type AG-Π liegt, haben solche Studien bisher noch keine Früchte im Hinblick auf kommerziell brauchbare Produkte getragen. Ein Hauptgrund dafür, da-\ über diesen Punkt hinaus verbesserte Lampen nicht verfügbar waren, ist der Mangel an geeigneten Lampenkonstruktionen und Materialien gewesen.

Von vielen Fachleuten ist auch noch angenommen worden, daß die gegenwärtigen Photoblitzlampen nicht stark verbessert werden können, weil sie nahe der maximalen theoretischen Färbtemperatur für die Verbrennung von Zirkonium und für angenäherte schwarze Körner als Strahler arbeiten. Tatsachlich ist eine Blitzlampe, welche fadenförmiges brennbares Material verwendet, solange kein einem schwarzen Körper vollständig entsprechender Strahler, bis das brennbare Material den ganzen scheinbaren Querschnitt der Lampe anfüllt, während es sich auf seiner Höchsttemperatur befindet; dies ist eine Bedingung, welche in den gegenwärtigen kommerziellen Lampen weit davon entfernt ist realisiert zu werden. Daher ist die theoretische Grenze in der Lichtausgangsleistung pro Volumeneinheit gemäß dieser Überlegung noch nicht erreicht worden.

Die Lampe AG-I wird in dem US Patent 2 082 ^i) von n.M. Anderson beschrieben und beansprucht und eine Methode für ihre Herstellung im US Patent 3 188 162 von E.M. Anderson und I.A. Demchock jr. Die Lampe AG-Π ist Gegenstand des US Patentes P, ?O4 750 von R.M. Anderson. Diese Patente sind auf die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung übertragen.

Um die Lichterzeugung einer Photoblitzlampe pro Volumeneinheit zu erhöhen, kann eine stärkere Beschickung mit brennbarem fadenförmigem Material, wie zerkleinerte Zirkoniumfolie, verwendet werden, zusammen mit einer geeigneten Steigerunp der Sauerstoffmenge in der Lampe. Dies führt jedoch zu erhöhten Schwierigkeiten sowohl in der statischen Zurückhaltung (Containment) als auch in der dynamischen Zurückhaltung beim Blitzen dei- Lampe.

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Die Kunststoffüberzüge, welche die Photobliizlaipen aus Glas einschließen, sind wirksam in der Z uiniek haltung der Lampen nach dem Stand der Technik, obwohl die siäserne Lampenwand oft in viele Teile infolge Wärmeschocks, Aufnrallens heizer Partikel aus Metall und Oxid und anderer Phänomene, Welche mit dem Blitzen der Lampe einhergehen, zerbricht. Bei höheren Drücken wird es noch schwieriger das Glas zurückzuhalten.

Obwohl Quarzglas und andere Gläser mit hohem Silizinmdioxidgehalt wie Vycor- und bestimmte Pyrex-Gläser als Hüllen für Photoblitzlampen zur Zurückhaltung höherer Drücke vorgeschlagen worden sind, sind einige von diesen Materialien sehr kostspielig und infolge der hohen Erweichungstemperatur und anderer Eifrenschaften schwer zu bearbeiten. Einige dieser Gläser erfordern es oft, daß die durch sie abgedichtet hindurchgeführten Zulei tungsdrähte aus Molybdän, Wolfram oder anderen Materialien sind, welche im allgemeinen infolge ihrer hohen Starrheit, Sprödigkeit und Kosten als äußere Zuführunecsleitungen für Photoblitzlampen weniger er-wünscht sind als andere Metalle. Ebenso können die Dichtungsstellen mit bestimmten Kombinationen von Glas und Metall schwierig herzustellen sein und können eine unerwünscht niedrige Zuverlässigkeit haben, wenn sie durch schnelle Produktionsmethoden mit geringen Kosten hergestellt werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Miniaturphotoblitzlawnen mit hoher Leistung zu finden, welche aus Materialien hergestellt sind, die ein weit zufriedenstellenderes Verhalten in verschiedener Hinsicht als die aus dem Stand der Technik bekannten Materialien aufweisen, einschließlich einer zuverlässigeren Abdichtung und eines geringere Beschränkungen verursachenden Mechanismus des Bruchs der Glashülle oder der Glaswand der Lampe beim Blitzen der Lampe. Eine weitere Aufgabe ist es, stark verbesserte und praktischere Miniaturphotoblitzlampen mit beträchtlich geringerer Größe und höherer Leistung als die gegenwärtig kommerziell verfügbaren zu finden, welche in der Tat. eine größere Verbesserung in der Lichtausgangsleistung

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pro Volumeneinheit aufweisen, als sie in der ganzen vorhergehenden Entwicklungsgeschichte der Photoblitzlampen erreicht worden ist."

Die vorliegende Erfindung umfaßt eine verbesserte Photoblitz-

lampe mit einem Volumen von weniger als 2 cm", welche umfaßt eine hermetisch abgedichtete Hülle und in dieser Hülle Zündmittel, eine oxidierende Atmosphäre bei einem Druck von mindestens mehreren Atmosphären, der zwischen 8 und 20 und vorzugsweise bei mindestens 12 Atmosphären liegt und fadenförmiges brennbares Material, wobei dieses brennbare Material vorzugsweise ein Metall oder eine Legierung ist, welche ein Oxid mit einem Schmelzpunkt oberhalb 2200° C haben. Die Hülle der Lampe besteht aus einem Glas, das im wesentlichen aus den folgenden Bestandteilen besteht: 60 bis 75 Gew.% Siliziumdioxid (SiO₂), 10 bis 25 Gew.% Bortrioxid (B₃O₃), 1 bis 10 Gew.% Aluminiumtrioxid (Al₃O₃), 4 bis 10 Gew.% Gesamtalkaliaxide, vorzugsweise ausgewählt aus den Oxiden von Natrium, Kalium und Lithium, und 0 bis 5 % Bariumoxid (BaO), mit Ausnahme von ursprünglichen Verunreinigungen und restlichen Flußmitteln und Schönungsmitteln wie Arsentrioxid (As₂O₃), wobei das Glas einen mittleren Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung "alpha" zwischen 0 und 300° C in dem Bereich von 40 bis 50 χ 10~ pro °C hat. Die Prozentangaben sind als Gewichtsprozente zu verstehen, wenn nicht anders angegeben. Die Lampe enthält vorzugsweise das fadenförmige brennbare Material in einer Menge von mindestens 80 Mol.% der Menge, die für die Bildung einer stabilen stoichiometrischen Verbindung mit der oxidierenden Atmosphäre in der Lampe erforderlich ist. Die erfindungsgemäßen Lampen können mit

3 einer Lichtausgangsleistung von mindestens 12 500 Im s pro cm des inneren Lampenvolumens hergestellt werden. Die mittlere Abweichung der Lichtausgangsleistung in Im s der Photoblitzlampen kann bis zu + 5 % betragen.

Pie besten Verbesserungen bei den Lampen nach der vorliegenden Erfindung scheinen sich zu ergeben, wenn das Glas der Hülle so ausgewählt wird, daß eine erhebliche Bruchweise der Glashülle

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beim Blitzen der Photoblitzlampe darin besteht, daß Schichten von Teilen der inneren Oberfläche dieser Glashülle an den Orten des Auftreffens von Verbrennungsrückständen, wie heißem Metall oder Oxiden, absplittern oder "schiefern" (shaling) und dadurch die Ausbildung und Fortpflanzung von Sprüngen in und durch die Dicke der Glashülle hindurch verringern und verzögern.

Obwohl die vorliegende Erfindung Vorteile für mit mäßigem Druck belastete Lampen hat, werden ihre größten Vorteile bei hochbelasteten Lampen realisiert, wie bei solchen mit Sauerstoffdrücken oberhalb 8 Atmosphären. Solche Lampen können brennbare Zirkoniummaterialien haben, vorzugsweise in Mengen von mindestens 45 mg pro cm des Lampenvolumens.

Ebenso kann die Erfindung, obwohl sie die Herstellung von Lampen

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mit über 12500 Im s/cm gestattet, auch Vorteile bei weniger leistungsfähigen Lampen bringen, besonders im Falle kleinerer Lampen.

Besonders bevorzugte Bereiche für die Glaszusammensetzung umfassen: 60 bis 75 % Siliziumdioxid, 14 bis-22 % Bortrioxid, 3 bis 9 % Aluminiumtrioxid, 4 bis 10 % Gesamtalkalioxide und

0 bis 5 % Bariumoxid und mit einem Wert für den mittleren Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung "alpha" in dem Bereich von 45 bis 50 χ 10"⁷ pro ⁰C.

Die Lampen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mit mindestens einer elektrischen Zuleitung ausgestattet; die hermetisch abgedichtet durch die Glaswand geführt wird. Geeignete Legierungen für solche Zuleitungen durch die harten Borosilikatgläser der Erfindung hindurch schließen die unter dem Handelsnamen Kovar, Rodar, Therio, Fernico I, Fernico II, Nicoseal, Nilok und Sealvac A bekannten Legierungen ein. Im allgemeinen bestehen diese Legierungen vorwiegend aus Eisen, Nickel und Kobalt und enthalten wahlweise in Mengen allgemein geringer als

1 %, vorzugsweise weniger als 0,5 %, Mangan zusammen mit ursprünglichen Verunreinigungen. Der allgemeine Bereich der

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Zusammensetzung solcher Legierungen ist 27 bis 32 % Ni, 14 bis 19 % Co, weniger als 1,0 % Mn, der Rest Eisen mit Ausnahme von ursprünglichen Verunreinigungen. Die Zusammensetzung von Kovar, einem geeigneten Lei^itungsmaterial, ist etwa 54 % Fe, 29 % Ni, 17 % Co, weniger als Oj5 % Mn, weniger als 0,2 % Si und weniger als 0,06 % C.

Eine spezifische Glaszusammensetzung für die Glashülle der erfindungsgemäßen Lampen enthält angenähert: 21 % B₃O₃, 8,4 % Al₃O₃, 3 % BaO, 2,3 % Na₃O, 2,4 % K₃O, 0,5 % Li₃O und der Rest Si0_oihat ein "alpha" von 47 und ist handelsmäßig als 7052-Glas bekannt. Eine andere spezifische Zusammensetzung enthält 15 % B₂O₃, 3,5 % Al₂O₃, 7 bis 7,5 % Na₃O₁ 1,2 % K₃O, 1 % BaO, o,3 %F, 0,3 % Sb₃O₃ und der Rest SiO₃ und hat ein "alpha¹¹ von etwa 51 und ist als 706xl-Glas bekannt. Im wesentlichen äquivalente, enge Zusammensetzungsbereiche für diese Gläser sind: für das Glas7o52 — 60 bis 65 % SiO₃, 19 bis 23 % B₃O₃, 8 bis 9 % Al₃O₃, 4,5 bis 5,5 % Gesamtalkalioxide und 2 bis 4 % BaO; für das Glas 706x1 — 68 bis 73 % SiO₃, 13 bis 17 % B₃O₃, 2 bis 4,5 % Al₃O₃, 7 bis 9 % Gesamtalkalioxide und 0 bis 2 % BaO.

Zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung gehören Lampen, in denen die elektrischen Zuleitungen durch verdickte Bereiche der Lampenwand abgedichtet eingeführt sind, oder durch einen Vorformling aus gepreßtem Glaspulver, der mit diesen Zuleitungen und der Lampenhülle verschmolzen worden ist, wobei sich eine glatte durch Einschmelzen erzeugte Dichtungsstelle ohne Spannungsstellen gebildet hat. Der Glasvorformling wirkt dahin, daß er die weitere Fortpflanzung von Sprüngen unterbricht, die sich in dem Abdichtungsbereich der Lampen bilden oder in ihn hineinverlaufen. Eine definitive Messung, die bestimmte Aspekte der Erfindung von dem bekannten Stand der Technik unterscheidet, ist eine statistische Messung der Zeit vom Beginn des Blitzes bis zu dem Durchdringen des Bruchs durch das Glas, wie er durch das Geräusch festgestellt werden kann. Eine Bewertungsprüfung von erfindungsgemäßen Lampen durch eine Messung der Zeit bis zu dem Geräusch wird zeigen, daß dieses Geräusch des Durchdringens des

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GiasbiHxches durch die Hülle normalerweise bei weniger als 12 % und praktisch stets bei weniger als 15 % der Lampen während'der ersten 100 Millisekunden nach dem Auslösen des Blitzes eintrifft Die kommerziellen Lampen nach dem Stand der Technik zeigen das Geräusch der Durchdringung des Gläsbruchs durch die Hülle bei % der Lampen, während der ersten 100 Millisekunden nach der Auslösung des Blitzens. Daher wird-die Zeit bis zum Durchdringen des Bruches auf einen wesentlich späteren Zeitpunkt als bei den kommerziellen Lampen nach dem Stand der Technik verschoben.

Figur 1 ist eine Vorderansicht einer Photoblitzlampe des All-

Glastyps entsprechend dem Stand der Technik, welche als Typ AG-I bekannt ist. Die AG-3, eine Modifikation der AG-I in der die Seitenwände der Lampe sich weiter senkrecht nach oben erstrecken, als in der AG-I und mit der Spitze des Pumpstutzens durch einen eingebuchteten Teil verbunden sind, wird in der Figur 1 in schemenhaften Umrissen gezeigt, um ihre Unterschiede zur AG-I darzustellen.

Figur 2 ist eine Vorderansicht einer Würfelblitzlampe nach dem Stand der Technik.

Figur 3 ist eine Vorderansicht einer Würfelblitzlampe hoher Leistung nach der vorliegenden Erfindung mit einer vorzugsweisen Konstruktion der Abdichtungsstelle, bei der die elektrischen Zuleitungen durch Glas verstärkter Dicke an entgegengesetzten Ecken des Lampenbodens diagonal in die Lampe eintreten.

Figur 4 ist eine Vorderansicht einer Hochleistungswürfelblitzlampe der vorliegenden Erfindung mit einer anderen Konstruktion der Abdichtungsstelle, in der die Befestigungsperle unmittelbar einen Teil der Dichtungsstelle bildet.

Figur 5 ist eine Vorderansicht einer dünneren Lampe nach der voa*

adung, welche als 909839/1275

liegenden Erfindung, welche als Halbwürfellampe bezeichnet wird.

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Ein wichtiges Mittel, durch das die Erf indunr in bestimmten" ■ Ausführüngsformen die Herstellung kleinerer Lampen höherer Leistung gestattet, scheint darin zu bestehen, daß der vorherrschende Bruchmechanismus des Glases beim Blitzen der Lampe geändert wird, während sie es immer noch gestattet, daß verläßliche Abdichtungen an den elektrischen Zuleitungen auf Produktionsausrüstunfren für hohe Geschwindigkeit hergestellt werden" können. ■ ■

Während des Verbrennungsvorganges werden winzige Partikel der Verbrennungsrückstände, einschließlich Metalloxide und geschmolzenes Metall wie Zirkoniumoxid und Zirkoniummetall, gegen die inneren Oberflächen der Lampenwand geschleudert. Der daraus resultierende Wärmeschock und mechanische Schock führen normalerweise zu einem allgemein sich seitwärts fortsetzenden Bruch, welcher die Glaswände von röhrenförmigen Allglas Photoblitzlampen der Typen AG-I, AG-3 und Wurfellampen nach dem Stand der Technik durchdringt, und zu einem viel geringeren Ausmaß bei den nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Lampen. Risse in den· Abdichtungsbereich können der Arbeitsweise der Lampe noch abträglicher sein. Brennbares Material aus Zirkonium und das Zirkoniumoxid (ZrO₀) sind noch ernster und schädlicher für die

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Glashüllen als Aluminium und Aluminiumtrioxid (Al₀O,,) wegen ' des höheren Schmelzpunktes und der geringeren Verdampfbarkeit von Zirkondioxid. Das gleiche trifft allgemein für andere Oxide zu, welche bei Temperaturen wesentlich über dem Schmelzpunkt von Aluminiumoxid, beispielsweise oberhalb 2200° C, schmelzen..

Die für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ausgewählten Borosilikatgläser führen zu einem anderen Typ des vorherrschenden Bruchmechanisraus des Glases als das normalerweise für die Allglas-Photoblitzlampen nach dem Stand der Technik verwendete 001 Bleiglas. Ohne Festlegung auf eine bestimmte Theorie kann man denken, daß das Folgende eine einleuchtende Erklärung -eines möglich erscheinenden Mechanismus ist, welcher die in der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erreichten Verbesserungen zur Folge haben könnte.

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Scheinbar ist bei dem Aufprall der Teilchen der heißen Verbrennungsprodukte auf das Glas die Wärmeleitfähigkeit des Glases nach der vorliegenden Erfindung niedrig genug und der Elastizitätsmodul und der Wärmeausdehnungskoeffizient sind groß genug, um eine beträchtliche Menge von Abschälung, Absplitterung oder "Abschieferung" der inneren Oberfläche der Lampe an den Aufprallpunkten zu verursachen und damit die thermischen und die mechanischen Spannungen in dem Glas zu lindern. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist ,iedoch nicht so hoch, daß er eine übermäßige schädliche Fortpflanzung des Risses durch die Lampenwand hindurch verursacht. Wenn die Wärmeleitfähigkeit zu hoch wäre, könnte die Wärme in die Glaswand hinein diffundieren, bevor das Abblättern mit der einhergehenden Minderung der Spannung eintreten könnte. Die Wärmeübergangscharakteristiken der

Wände von Photoblitzlampen sind ziemlich komplex, da sie sowohl von der Wärmeleitung als auch von der Wärmestrahlung beeinflußt werden und das momentane Temperaturprofil längs der Dicke einer Lampenwand kann nicht mit Genauigkeit vorhergesagt werden, besonders wenn lokalisierte Effekte von Tröpfchen geschmolzenen Oxids in Betracht gezogen werden müssen. Der Elastizitätsmodul bestimmt die Spannung, die durch eine gegebene^ von der Wärmeausdehnung des Glases verursachte Beanspruchung aufgebaut wird. Wenn die Spannung hoch genug ist, wird sie einen Bruch des Glases verursachen und vorzugsweise einen überwiegenden oder beträchlichen Anteil eines Bruches nach Art der Abschälung im Gegensatz zur Art der Kraquelierung.

Die Figur 1 zeigt Photoblitzlampen nach dem Stand der Technik. Die Lampe umfaßt eine röhrenförmige Glaswand 1. Diese Wand 1 bildet einen Teil der hermetisch verschlossenen Hülle, welche die Arbeitsteile der Lampe einschließt. Ein. Glasputzensockel 2 verschließt ein Ende der Lampe dicht und sieht elektrische Anschlußmittel und Mittel zur Handhabung der Lampe vor, während am anderen Ende der Lampe ein verschlossener Auspumpstutzen 3 vorhanden ist. Der Sockelteil 2 schließt ein eine Nute 4 längs der Seiten der Lampe, die bei der Handhabung der Lampe und bei ihrer Einfügung in ein Photoblitzgerät nützlich ist und sieht

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elektrische Kontakte 5 vor, die aus gebogenen äußeren Teilen der Zuleitungen 6 gebildet sind. Die Zuleitun^sdrähte 6 sind durch den Glasputzensockel 2 geführt und werden vorzugsweise durch eine Glasperle 7 innerhalb der Lampe zusammengehalten, die sie starr hält. Die inneren Enden der Zuleitungen 6 sind mit einem Photoblitzauslöser 3 beschichtet und haben einen elektrischen Heizfaden 9, der sie verbindet. Dieser Heizfaden D kann als ein feiner Wolframdraht vorgesehen werden oder vorzugsweise als ein Draht aus einer Wolfram-Bheniumlegierung gemäß dem auf die Anmelderin der vorliegender*Erf indung übertragenen US Patent 3 123 993 von Cressmann und Demchock. Die Lampe ist mit einer Füllung aus faserförmiger oder zerfaserter Zirkoniumfolie versehen, welche im allgemeinen entsprechend der technischen Lehre hergestellt wird, die in den beiden US Patenten 2 297 "38 von Reppl und Isaac und 2 331 23O enthalten ist; beide Patente sind auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen. Vorzugsweise Zirkoniumfaserquerschnitte für die Erfindung betragen etwa 0,0203x0,0317 mm (0,0008 χ 0,00125 Zoll), aber andere Querschnitte sind für die Herstellung der erfindungsgemäßen Lampen geeignet. Gemäß dem obengenannten US Patent 2 982 119 von Anderson wird eine Sauerstoffgasfüllung vorgesehen mit einem Druck von mindestens mehreren Atmosphären, beispielsweise 5 oder 7 Atmosphären. Eine bevorzugte Kunststoffumkleidung für die erfindungsgemäßen Lampen ist aus Zelluloseazetat und Zündmaterialien werden in dem auf die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung übertragenen US Patent 2 753 577 von R.M. Anderson offenbart.

In der Figur 1 ist ebenfalls das obere Ende einer AG-? Photoblitzlampe nach dem obengenannten US Patent Π 3o4 750 von Anderson schemenhaft gezeigt. Die Unterschiede zwischen der Lampe AG-I und der Lampe AG-3 bestehen hauptsächlich in der Schulter 11 oben an der Lampe, die ohne Erhöhung der Gesamtlänge ein größeres inneres Volumen gestattet. Die Ausbildung dieser Schulter 11 läßt zwischen ihr und dem abgeschlossenen Pumpstutzen 3 eine Vertiefung Jl2 zurück.

Die Blitzwürfellampe der Figur 2 ist im wesentlichen gleich der Lampe AG-I mit Ausnahme der Sockelkonstruktion. Da die elektrischen Kontakte in einem Blitzwürfel durch den Kunststoffboden

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des Blitzwürfeis, der vier Lampen in ihrer Lage hält, fest in ihrer Stellung gehalten werden, ist die Form der elektrischen Kontakte 5 und des Glasputzenunterteils 2 der Lampe AG-I nicht notwendig. Daher sind ein in Figur 2 gezeigter flacher Pressboden 2A und längere elektrische Leitungen 15 für die Herstellung der Würfelblitzlampe geeignet. Wie bei der Lampe AG-3 können die Größe, der Druck und die Beladung (loading) der Würfelblitzlampe sich von denen der traditionellen Lampe AG-I unterscheiden.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer anderen Bodenkonstruktion 2B, in der elektrische ZuIei- " tungen 6 dicht durch tiie Lampenhülle eingeführt werden in entgegengesetzten Ecken 21 des Endes der Lampe, welches dem Ende der Lampe mit dem Auspumpstutzen 3 gegenüberliegt und die elektrischen Kontakte 15 bilden. Dies gestattet es, das Glas an den Ecken 21 zusammenzufassen,um einen längeren Weg durch die Lampenhülle für die Zuleitungen zu erhalten, was die Wahrscheinlichkeit für ein Leck und ein Undichtwerden auf ein Minimum beschränkt, während die gesamte zugefügte Dicke des Glases am Boden 22 der Lampe geringer ist, als man auf andere Weise für die gleiche Länge der Dichtungsstelle benötigen würde; dadurch wird die Gesamtlänge der Lampe auf ein.Minimum reduziert.

Photoblitzlampen nach der Erfindung sollten hergestellt werden ohne scharfe spannungsverursachende Kerben in der Glaswand. Weil der Boden, durch den die Leitungen dicht geführt werden, üblicherweise einer der kritischeren Teile der Allglas-Photoblitzlampe gewesen ist, ist es vorzuziehen, daß die Dichtungsstelle mit einer reichlichen Masse Glas hergestellt wird. Ein in der Figur 4 gezeigter Weg hierzu besteht darin, daß die Lampenhai terung mit einer Perle 16 aus gepreßtem Pulver des gleichen Glases wie die Hülle versehen wird, welche um die Leitungsdrähte 6 herum verschmolzen ist und dann diese Perle 16 an dem Ende 1 7 der Lampe gegenüber dem Auspumpstutzen ^ einzuschmelzen, um den Lampenkörper mit dem Unterteil 2 c .herzustellen. Wenn die Perle 16 aus Glaspulver hergestellt wird, können Oberflächendiskontinüitäten in der Perle gerade ausgelöste Sprünge

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unterbrechen und ihre weitere Fortpflanzung unterbrechen. Es ist wünschenswert, da.i die Glasperle 16 aus einem Glas besteht, welches sich mit dem Material der Leitungen 6 und mit dem Glas der Hülle 1 gut abdichtet; vorzugsweise besteht die Perle Iß im allgemeinen aus der gleichen Glaszusammensetzung wie die Hülle 1.

Die Larapen der Figur 5 sind nach der Erfindung mit etwa der halben Querschnittsfläche und der gleichen Länge wie die aus dem Stand der Technik bekannten Würfelblitzlampen hergestellt Avorden; sie haben aber eine etwa gleiche Leistungsfähigkeit wie nachsteherfl beschrieben. Wegen der Größe dieser Lampen werden sie hier als "Halbwürfellampen" bezeichnet. Natürlich können andere Lampen nach der Erfindung auch in anderen Größen, Formen und Maßverhältnissen hergestellt werden.

Die Lampen gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise anhand der in.dem zuvor genannten US Patent 3 188 162 von Anderson und Demchock enthaltenen technische Lehre hergestellt.Da die Verfahren zur Herstellung von Lampen in der Technik gutbekannt sind und besonders in dem Patent offenbart werden, ist es nicht notwendig die Einzelheiten der Herstellungsverfahren, welche für die Produktion dieser Lampen geeignet sind, hier zu wiederholen.

Andere Verfahren können ebenfalls für die Herstellung solcher Lampen geeignet sein.

Wie in der Technik bekannt, ist an dem den elektrischen Zuleitungen entgegengesetzten Ende der Lampe ein Abpumpstutzen nicht notwendig und es können beispielsweise metallische Ab-pumproehren an dem gleichen Ende der Lampe vorgesehen werden, wie die elektrischen Zuleitungen. Ebenso können mit den. "Kammer-Auspump-Techniken" Photoblitzlampen ohne Auspumpstutzen .oder Röhren hergestellt werden.

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Es wurden Prüfungen durchgeführt an Proben von Photoblitzlampen, welche nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, unter Verwendung von Glas Typ 7052 für die Lampenhülle, gemäß den Figuren 3 und 5 und den Angaben auf Tabelle Die Lichtausbeuten für diese Lampen betrugen 14700 und 13000 Im s/cm"'. Diese Ausgangsleistungen liegen in einem Bereich zwischen ISO und 1.90 % in Im s/cm" relativ zu den höchsten vorherigen Werten von kommerziellen Blitzwürfellampen.

TABELLE I Lampenkonstruktion

Parame ter

Halbwürfe!lampe

Sauergtoff-Füllung
(cm )

(bezogen auf 0 C
und 760 Torr)

Hochleistungswürfel lampe

Folienmaterial (Gew. in mg) Streifenabmes sungen in mm (Zoll)	Zirkonium 22 0,020"-XO, 031 7x1.02 (0,0008x0,00112x4)	Zirkonium 3(3 0,O2O3xO,0317x102 (0,0008x0,00112x4)
Außendurchmesser ram' (Zoll)	6,43 (0,255)	8,64 (0,340)
Innendurchmesser mm (Zoll)	4,95 (0,195)	7,11 (0,280)
Wandstärke mm (Zoll)	0,762 (0,030)	0,762 (0,030)
Inneres Volumen (cm'	^!) 0,33	0,70
Gesamtlänge cm (Zoll)	2,54 cm (1,0)	2,54 (1,0)

5,65

7,52

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Diese Lampen verwendeten einen Standardzünder mit 64 Gew.% Zirkoniumpulver, 28 Gew.% lCaliumperchlorat und 8 Gew.% Magnesiumpulver bei einer Menge von etwa 0,002 g pro Lampe und verwendeten einen Wolfram- 3 % - Rhenium-Heizdraht mit einem Durchmesser von 0,0178 mm" (0,007 Zoll) und einem Abstand von etwa 1,4 mm (0,055 Zoll) zwischen den elektrischen Zuleitungen.

Die Lampen wurden mit einer etwa 0,229 mm (0,009 Zoll) dicken Schicht aus Zelluloseazetat versehen. Der Sauerstoffgehalt, ausgedrückt als prozentualer Anteil der stoichiometrisch erforderlichen Menge zur Verbindung mit dem gesamten vorhandenen Zirkonium, betrug 100 % für die Halbwürfellampe und 80 % für die Hochleistungswürfellampe.

Es wurden Halbwürfel- und Hochleistungswürfellampen mit 7052-Glas hergestellt und eine große Anzahl wurde geblitzt; keine der Lampen wurde nicht durch die Kunststoffschicht zusammengehalten. Bei der Herstellung aus 001-Bleiglas wurden in % der Ilalbwürfellampen nicht zusammengehalten und 25 % dei- Hochleistungslampen. Dies demonstriert die Wichtigkeit der Verwendung der erfindungsgemäßen Glassorten für Lampen mit hoher Beladung.

Die Zeit, gemessen in Millisekunden, in der die Glashülle einer Photoblitzlampe bricht, ist bedeutungsvoll. Wenn der Bruch frühzeitig eintritt, während der Druck und die Energie der Verbrennung sich noch aufbauen, ist die Birne schlechter zusammenzuhalten. Die Kombinationen von Glas und Kunststoff bei den Lampen nach dem Stand der Technik sind ausreichend, um die Lampen nach dem Stand der Technik sicher zusammenzuhalten. Diese Materialien nach dem Stand der Technik werden jedoch an irgendeinem Punkt unzureichend, wenn man zu höheren Beladungen zum Zwecke höherer Lichtsausgangsleistung pro Volumeneinheit übergeht.

Es wurde ermittelt, daß der Bruch der Glashülle aus dem Bleiglas Typ 001 bei einer kommerziellen Standardwürfelblitzlampe, gemessen durch eine statistische Verteilung bei einem großen Anteil der Lampen, 50 % oder mehr, in weniger als 40 Millisekun-

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den eintritt. Wenn man versuchen würde, solche, im übrigen standardmäßig aufgebauten, Lampen stärker zu beladen, um eine höhere Lichtausgangsleistung zu erhalten, dann würden beide Zahlen viel weniger günstig werden, Der Bruch würde eher eintreten, zu einem Zeitpunkt höheren Druckes, und würde nicht akzeptierbar werden; ähnlich würde sich der Anteil der frühzeitig versagenden Lampen erhöhen. Bei den stark beiadenen Lampen, wie sie die vorliegende Erfindung möglich macht, ist ein häufiger Bruch durch die Lampenwand in weniger als 40 Millisekunden unerwünscht und kann unter einigen Umständen unakzeptabel sein. Es wurde herausgefunden, daß die Lampen der vorliegenden Erfindung, welche zufällig ausgewählt wurden, einen Bruch des Glases durch die Lampenhülle hindurch, feststellbar durch das Geräusch mit elektronischen Messinstrumenten, in weniger als 40 Millisekunden bei weniger als 12 % bis 15 % der Lampen aufweisen. Die Zeit bis zum Bruch ist wesentlich verschoben worden in Richtung längerer Zeiten, im Vergleich zu Lampen nach dem Stand der Technik. Die statistische Natur einer solchen Verteilung bedeutet, daß wenige Lampen in sehr viel weniger als 100 Millisekunden brechen würden. Diese Verzögerung des Bruches, welcher durch die Dicke der Lampenhüllwand durchdringt, ist wichtig für das Zusammenhalten einer stark beiadenen Lampe beim Blitzen.

Das Glas Type 77 40, welches normalerweise als Pyrex-Glas bezeichnet wird, und andere ähnliche Gläser ergeben nicht ein akzeptierbares Produkt, wenn man aus ihnen Photoblitzlampen der hier beschriebenen Art macht, wegen des nicht zulässigen hohen Anteils von Brüchen in den Abdichtungsbereichen, welche sich aus den Spannungen ergeben, die durch eine schlechte Anpassung von Glasmaterialien und Materialien für die elektrischen Zuleitungen verursacht werden. Ebenso reagieren Gläser, welche beträchtliche Mengen von PbO enthalten, wie das Nonex-Glas 77 20, mit den eisenhaltigen Zuleitungsdrähten während des Abdichtungsvorganges und erzeugen Blasen und nicht zulässige undichte Dichtverbindungen.

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Claims

ANSPRÜCHE ■ ^:

^JJ Photoblitzlampe mit einem Volumen von weniger als 2 er, die eine hermetisch verschlossene Hülle mit mindestens einer durchgeführten elektrischen Zuleitung, und in dieser Hülle elektrische Zündmittel, eine oxidierende Atmosphäre bei einem Druck von mindestens einigen Atmosphären und f aserf örmiges brennbares Ma-^ terial umfaßt, wobei dieses faserförmige brennbare Material ein Metall oder eine Legierung ist, welche ein Oxid mit einem Schmelzpunkt oberhalb 2200° C haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle dieser Lampe aus einem Glas zusammengesetzt ist, das im wesentlichen aus 60 bis 75 Gew.% SiO₂, 10 bis 25 Gew.% B₃O₃, 1 bis 10 Gew. % Al₃O₃, 4 bis 10 Gew.% Gesamtgehalt an Alkalioxiden und 0 bis 5 Gew. % BaO mit Ausnahme von ursprünglichen Verunreinigungen und restlichen Fluß- und Schönungsmitteln besteht und das einen durchschnittlichen Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung zwischen 0 und 300° C in dem Bereich von 40 bis 50 χ lo" pro °C hat.
2. Photoblitzlampe nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtleistung von mindestens 12500 Lumen Sekunden pro Kubikzentimeter des inneren Lampenvolumens aufweist.
3. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zuleitung aus einer Legierung zusammengesetzt ist, welche im wesentlichen aus Eisen, Nickel und Kobalt besteht und wahlweise geringe Mengen von Mangan enthält, und daß zwischen der Hülle und der elektrischen Zuleitung eine starke, hermetische Dichtung.vorhanden ist.
4. Eine Photoblitzlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennze ichne t, daß die Legienng für die elektrische Zuleitung im wesentlichen aus 27bis 32 Gew. % Ni, 14 bis 19 Gew.% Co, weniger als 1,0 Gew.% Mn und dem Rest Eisen und ursprünglichen Verunreinigungen besteht.

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5. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennze ic hne t, daß die oxidierende Atmosphäre im wesentlichen Sauerstoff bei einem Druck von mindestens 8 Atmosphären ist, und da'J das faserförmige brennbare Material vorwiegend Zirkonium in einer Menge von mindestens 45 mg faserförmigen Zirkoniummetalls pro Kubikzentimeter des inneren Lampenvolumens ist.
6. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Glas aus 60 bis 75 % Siliziumdioxid, 14*bis 22 Gew. % Bortrioxid, 3 bis 9 Gew. % Aluminiumtrioxid, 4 bis 30 Gew. % Gesamtalkalioxide und 0 bis 5 Gew. % Bariumoxid besteht und einen mittleren Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung zwischen 0 und 300° C im Bereich von 45 bis 5Oxlo"" pro °C aufweist.
7. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichne t, daß das Glas aus 60 bis 65 % SiO₂, 19 bis 23 Gew.% B₀O,, 8 bis 9 Gew. % Al₀Oo, 2 bis 4 Gew. % BaO und 4,5 bis 5,5 Gew. % Gesamtalkalioxide besteht.
8. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas aus 68 bis 73 Gew. % SiO₂, 13 bis 17 Gew.% B₀Oo, 2 bis 4,5 Gew.% Al₀O.,, 7 bis 9 Gew.% Gesamtalkalioxid und aus O bis 2 % BaO besteht.
9. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, d a d u r c*h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die elektrischen Zuleitungen durch ein vorgeformtes Stück aus gepreßtem Glaspulver abgedichtet sind, welches mit den Zuleitungen und der Glashülle verschmolzen ist und eine Ausbildung der Dichtung in Form einer glatten Anschmelzung ohne spannungsverursachende scharfe Kerben aufweist.

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