DE1597715C3 - Verbrennungsblitzlampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsblitzlampe, die nach Zündung infolge einer chemischen Reaktion zwischen einem Feststoff und einem Gasgemisch, das Sauerstoff enthält, aktinisches Licht liefert.

Blitzlampen dieser Art bestehen aus einem geschlossenen transparenten Kolben, in dem sich ein Zündmechanismus, ein Feststoff und ein Gasgemisch befinden. Der Kolben besteht gewöhnlich aus Glas und ist meistens mit einer oder mehreren, manchmal blau gefärbten Lackschichten bedeckt. Der Zündmechanismus besteht in seiner üblichsten Form aus einem Heizfaden mit Zündpaste. Der Heizfaden kann elektrisch zum Glühen gebracht werden. Als Feststoff wird meistens eine Metallwolle, gewöhnlich Zirkon, oder eine Aluminium-Magnesium-Legierung, verwendet. Die Gasfüllung besteht in den üblichen Lampen aus einer Sauerstoffmenge, die der Feststoffmenge in der Lampe chemisch mehr. oder, weniger äquivalent ist. Es ist bereits bekannt, als Gasfüllung an Stelle von Sauerstoff Fluor oder eine gasförmige oder flüchtige Fluorverbindung zu verwenden. Mit einer aus Fluor oder einer flüchtigen Fluorverbindung bestehenden Gasfüllung erhält man in vielen Fällen höhere Lichtausbeuten und eine etwas höhere Farbtemperatur als bei Lampen mit einer aus Sauerstoff bestehenden Gasfüllung.

Geeignete Fluorverbindungen sind Sauerstofffiuorid (OF₂) und Stickstofffluorid (z. B. NF₃, N₂F₄).

Sauerstofffluorid hat den Nachteil, daß es giftig ist. Die massenweise Verwendung dieses Gases in Blitzlampen scheint deswegen, ohne daß Sondermaßnahmen getroffen werden, in der Praxis nicht gut möglich.

Eine der Größen, mit denen das Verhalten einer Blitzlampe nach der Zündung beschrieben werden kann, ist die sogenannte Maximalzeit. Unter Maximalzeit wird die Zeit verstanden, die zwischen dem Zünden der Blitzlampe und dem Erreichen des maximalen Lichtstroms verläuft. Bei Blitzlampen mit Stickstofffluoridfüllung stellt es sich heraus, daß die Maximalzeit langer als bei vergleichbaren mit Sauerstoff gefüllten Blitzlampen und zum Gebrauch zusammen mit einigen Verschlußmecham'smen von Kameras zu lang ist. Die Maximalzeit dieser Lampen kann jedoch dadurch verkürzt werden, daß dem fluorhaltigen Füllgas eine kleine Menge einer gasförmigen oder flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindung zugesetzt wird, die nach Zündung der Blitzlampe mit dem fluorhaltigen Gas reagiert. Es ist bekannt, daß die 5O°/o-Blitzzeit, das ist die Zeit, während welcher der Lichtstrom mindestens 5O°/o des maximalen Lichtstroms beträgt, bei Blitzlampen mit

ίο Sauerstoffüllung durch Verwendung eines die Verbrennung bremsenden Hilfsgases verlängert werden kann. Als Hilfsgase lassen sich zu diesem Zweck flüchtige, halogenhaltige Verbindungen von Bor, Kohlenstoff, Silizium, Titan, Germanium oder Zinn mit einer Verbrennungswärme kleiner als 200 Kilokalorien/Mol verwenden. Bei den in der Lampe herrschenden Verhältnissen reagieren diese Verbindungen nicht mit Sauerstoff oder dem Feststoff. Bei Verringerung des Inhaltes eines Kolbens einer Blitzlampe bei gleichbleibender Feststoff- und Gasmenge nimmt die Lichtausbeute ab. Bei Vergrößerung der Feststoff- und Gasmenge bei konstantem Kolbenvolumen nimmt die Lichtausbeute weniger als proportional zu. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Blitzlampen mit einer fluorhaltigen Gasfüllung auf. Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß sich die Lichtausbeute bei sauerstoffgefüllten Blitzlampen dadurch vergrößern läßt, daß ein Teil des Sauerstoffs durch eine äquivalente Menge Stickstofffluorid ersetzt wird, ohne daß sich die Maximalzeit und die 50%-Blitzzeit gegenüber vergleichbaren Blitzlampen mit ausschließlich Sauerstoffüllung dabei wesentlich ändern. Das Gemisch von Sauerstoff und Stickstofffluorid läßt sich auch bei Blitzlampen mit kleinem Volumen ohne zusätzlichen Lichtverlust verwenden. Zur Erhöhung der Lichtausbeute ist eine Blitzlampe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch neben Sauerstoff auch noch Stickstofffluorid enthält, wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstofffluorid in Äquivalenten zwischen etwa 1:1 und 3 :1 beträgt.

Die besten Ergebnisse wurden erreicht, wenn das in Äquivalenten ausgedrückte Verhältnis zwischen Sauerstoff und Stickstofffluorid im Gasgemisch etwa 1:1 betrug. In diesem Zusammenhang wird unter einem Äquivalent Sauerstoff ¹Aj Grammolekül Sauerstoff und unter einem Äquivalent Stickstofffluorid 1 Grammolekül der Fluorverbindung geteilt durch die Anzahl Fluoratome je Molekül der Verbindung verstanden; für NF₃ beträgt dies somit V₃ Grammmolekül. Es wurden bereits gute Resultate erzielt, wenn das Verhältnis zwischen Sauerstoff und Stickstofffluorid in Äquivalenten 3 :1 betrug.

In Tabelle I betreffs einer Blitzlampe mit einem Kolbenvolumen von etwa 1,2 cm³, in der sich 22 mg Zirkon in Form einer Metallwolle befindet, sind in der ersten und zweiten Spalte die relativen Drücke in einem Gasgemisch von Sauerstoff und NF₃ erwähnt. Die dritte Spalte gibt das Verhältnis Sauerstoff zu NF₃ im Gasgemisch in Äquivalenten. In der vierten und fünften Spalte sind die Lichtausbeute in Lumensekunde bzw. in Lumensekunde pro mg Zirkon erwähnt. In der sechsten Spalte ist die Maximalzeit angegeben. Es sind alles Mittelwerte von Messungen an fünf Blitzlampen.

Zum Vergleich enthält die Tabelle zugleich Messungen, die sich ausschließlich auf Lampen mit Sauerstoff bzw. NF₃ beziehen.

	3	15	O2 . in	97 715	in Im	4	Maximalzeit *
			NF3		346
Tabelle I	PNF3		Äquivalenten		376	•s-mg-i in ms
ΡΟ,			Lichtausbeute	410	8 bis 10
	in Torr	3: 1		336	9 bis 14
in Torr		1 : 1	in Im · s	228	13 bis 16
360	119	1 :3	7610		24 bis 29
270	238		8250	60 bis 70
180	357	9050
90	475	7350
	5000

Vorzugsweise wird eine stöchiometrische Gasfül- nen. Zur Erläuterung sei auf Tabelle II hingewiesen,

lung oder ein Überschuß verwendet, d. h., daß in der 15 die sich auf Lampen mit einem Kolbenvolumen von

Lampe genügend oder mehr als genügend Sauerstoff etwa 1,2 cm³ bezieht, die 18 mg Zirkon enthalten. In

zusammen mit NF₃ vorhanden ist, um all das Zirkon der vierten Spalte dieser Tabelle ist das Verhältnis

unter Bildung von Zirkonverbindungen zu verbren- Gas zu Zirkon in Äquivalenten angegeben.

Tabelle II

P0	PNF,	O2 .	Gas-Zirkon	Lichtausbeute	in Im	• s ■ mg-i	Maximalzeit
		NF, ^
in Torr	in Torr	Äquivalenten	in Im ■ s		in ms

118	156
147	195
176	234
156	104
195	130
234	156

0,8	5640	311	9 bis 14
1,0	7350	408	10 bis 13
1,2	8000	445	10
0,8	5050	280	8 bis 10
1,0	7000	389	8 bis 13
1,2	7400	411	8 bis 10

Die angegebenen Werte sind immer Mittelwerte 35 enthaltenden Lampen im allgemeinen die Maximalvon Messungen an 10 Blitzlampen. . zeit zwischen 8 und 15 ms liegt, und daß die Licht-

Es sei bemerkt, daß bei ausschließlich Sauerstoff ausbeute pro mg Zirkon etwa 350 Im · s beträgt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verbrennungsblitzlampe, die nach Zündung infolge einer chemischen Reaktion zwischen einem Feststoff und einem Gasgemisch, das Sauerstoff enthält, aktinisches Licht liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch neben Sauerstoff auch noch Stickstofffluorid enthält, wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstofffluprid in Äquivalenten zwischen etwa 1:1 und 3 :1 beträgt. ' .-^; . ..-'