DE6906676U

DE6906676U - Photoblitzlampe

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Publication number: DE6906676U
Application number: DE6906676U
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1969-02-19
Publication date: 1974-01-17
Also published as: CA877428A; DE1908458C3; BR6906278D0; ES363967A1; FR2002489A1; US3506385A; DE1908458A1; SE339794B; BE728750A; JPS4930750B1; DE1908458B2; GB1231517A

Description

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

Die bekannte Technik hat in den handelsmäßig unter der Bezeichnung AG-I, 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, dahir?rehend, 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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innoron Volumens (Im s/cm ) der Photoblltzlampe Type AG-I.

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8800 Im s/cm der Würfelblitzlampe und 9000 Im s /cm der Photoblitzlampe Type AG-3 liegt, haben solche Studien bisher noch keine Früchte im Hinblick auf kommerziell brauchbare Produkte getragen. Ein Hauptgrund dafür, daß über diesen Punkt hinaus verbesserte Lampen nicht verfügbar waren, ist der Mangel an geeigneten Lampenkonstruktionen und Materialien gewesen. '

i Von ν feieη Fachleuten ist auch noch angenommen worden, daß die i

gegenwärtigen Photoblitzlampen nicht stark verbessert werden j

können, weil sie nahe der maximalen theoretischen Farbtemperatur für die Verbrennung von Zirkonium und für angenäherte schwarze Körper als Strahler arbeiten. Tatsächlich 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 ι ist realisiert zu werden. Daher ist die theoretische Grenze in der Lichtausgangsleistung pro Volumeneinheit gemäß dieser

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Überlegung noch nicht erreicht worden.

Die Lampe AG-I wird in dem US Patent 2 982 119 von R.M. Anderson ; beschrieben und beansprucht und eine Methode für ihre Herstel- J lung im US Patent 3 188 162 von R.M. Anderson und L.A. Demchock

j jr. Die Lampe AG-3 ist Gegenstand des US Patentes 3 304 750 \ 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 Materia], wie zerkleinerte Zirkoniumfolie, verwendet werden, zusammen mit einer geeigneten Steigerung der Sauerstoff-

j menge in der Lampe. Dies führt jedoch zu erhöhten Schwierigkelten sowohl in der statischen Zurückhaltung (Containment) als

; auch in der dynamischen Zurückhaltung beim Blitzen der Lampe.

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Die Kunststoffüberzüge, welche die Photoblitzlampen aus Glas einschließen, sind wirksam In der Zurückhaltung der Lampen nach dem Stand der Technik, obwohl die gläserne Lampenwand oft ' In viele Teile Infolge Wärmeschocks, Aufprallens heißer 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 Siliziumdioxidgehalt wie Vycor- und bestimmte Pyrex-Gläser als Hüllen für Photoblitzlampen zur Zurückhaltung höherer Drücke vorgeschlagen worden sind, sind einige von diesen Matt)rialien sehr kostspielig und infolge der hohen Erweichungstemperatur und anderer Eigenschaften schwer zu bearbeiten. Einige dieser Gläser erfordern es oft, daß die durch sie abgedichtet hindurchgeführten Zuleitungsdrähte aus Molybdän, Wolfram oder e.ideren Materialien sind, welche im allgemeinen infolge ihrer hohen Starrheit, Sprödigkeit und Kosten als äußere Zuführungsleitungen für Photoblitzlampen weniger erwünscht 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, Miniaturphotoblitzlampen 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 1st es, stark verbesserte und praktischere Miniaturphotoblitzlampen mit betrttchtlioh geringerer Größe und höherer Leistung als die gegenwärtig kommerziell verfügbaren zu finden, welche in der Tat eine größere Verbesserung In der Lichtauagangsleistung

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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-

3 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, w^bei 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 wesentlic'ien aus den folgenden Bestandteilen besteht: 60 bis 75 Gew.% Siliziamdioxid (SiO₂), 10 bis 25 Gew.% Bortrioxid (B₃O₃), 1 bis 10 Gew.% Aluminiumtrioxid (Al₂O₃), 4 bis 10 Gew.% Gesamtalkalioxide, 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 lo" pro ⁰C hat. Die Prozentangabrn sind als Gewichtsprozente zu verstehen, wenn nicht anders angegeben. Die Lampe enthält vorzugsweise das fadenförmige brennbare Material in einer Menge von mindestens 30 Mol.% der Menge, die Tür die 3ildung einer stabilen stoichiometrischen Verbindung mit der oxidierenden Atmosphäre in der

Lampe erforderlich 1st. Die erfindungsgemäßen Lampen können mit

einer Lichtausgangsie istung 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.

Die besten Verbesserungen bei dm Lampen nach der vorliegenden Erfindung scheinen eich 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 Sohiohten ι von Teilen der inneren Oberfläche dieser gl&shülle ^{an den} Orten des Auftreffens von Verbrennungsrückständen, wie heißem Metall j 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 ι

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pro rm 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 um- ; fassen: 60 bis 75 % Siliziumdioxid, 14 bis 22 % Bortrioxid, i 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 Handels- ' namen 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 j

1 %, vorzugsweise weniger als O₁,5 %, Mangan zusammen mit ur- ! sprünglichen Verunreinigungen. Der allgemeine Bereich der j

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Zusammensetzung solcher Legierungen ist 27 bis 32 % Nl, 14 bis 19 % Co, weniger als 1,0 % Mn, der Rest Eisen mit Ausnahme von ursprünglichen Verunreinigungen. Die Zusammensetzung von Kovar, einem geeigneten Lelj&Ztungsmaterial, ist etwa 54 % Fe₁ 29 % Ni, 17 % Co, weniger als 0,5 % 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 % Al₂O₃, 3 % BaO, 2,3 % Na₃O, 2,4 % K₂O, 0,5 % Li₂O und der Rest SiO₂,hat 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 % Na₃O, 1,2 % K₂O, 1 % ΒλΟ, ο,3 %P, 0,3 % Sb₉Oq und der Rest SiO₉ und hat ein "alpha'· von etwa 51 und ist als 7O6xl-Glas bekannt. Im wesentlichen äquivalente, enge Zusammensetzungsbereiche für diese Gläser sind: für das Glas 7 o52 — 60 bis 65 % SiO₂, 19 bis 23 % B₉O₃, 8 bis 9 % Al₂O₃, 45 bis 5,5 % Gesamtalkalioxide und 2 bis 4 % BaO; für das Glas 706x1 —68 bis 73 % SiO₂, 13 bis 17 % B₃O₃, 2 bis 4,5 % Al₂O₃, 7 bis 9 % Gesamtalkalioxide und O bis 2 % BaO.

Zu weiteren Äusführungsformen der Erfindung gehören Lampen, in denen die elektrischen Zuleitungen durch verdickte Bereiche der Lairpenwand 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 vou 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

Glasbruches 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 Glasbruchs 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

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Typ AG-I bekannt 1st. Die AG-3, eine Modifikation der AG-I in der die Seitenwände der Lampe sich weiter aenk-

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recht 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 WürfeIbIItzlampe nach dem Stand ^!der Technik.

Figur 3 ist eine Vorderansicht einer Würfelblitzlampe hoher

Leistung nach der vorliegenden Erfindung mit e⁴~ier 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 Hochleistungswürfeiblitzlampe 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 vop

liegenden

hfi Als

Halbwürfellampe bezeichnet

Ein wichtiges Mittel, durch das die Erfindung in bestimmten Ausführungsformen die Herstellung kleinerer Lampen uöherer 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 ProduktionsausrÜRtungen für hohe Geschwindigkeit hergestellt werden können.

Während des Vei-brennungsvorganges werden winzige Partikel der Yerbrennungsrückstände, einschließlich Metalloxide und geschmolzenes Metall wie Zirkoniumoxid und Zirkoniums tall·, 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 Würfellampen nach dem Stand der Technik durchdringt, und zu einem viel geringeren Ausmaß bei den nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Lampen. Risse in dem Abdichtungsbereich können der Arbeitsweise der Lampe noch abträglicher sein. Brennbares Material aus Zirkonium und das Zirkoniumoxid (ZrO₃) sind noch erneter und schädlicher für die Glashüllen als Aluminium und Aluminiumtrioxid (Al₃O₃) wegen des höheren Schmelzpunktes und der geringeren Verdampf barkeit von Zlrkondioxid. 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 irit der vorliegenden Erfindung ausgewählten Borosilikatgläser führen zu einem anderen Typ des vorherrschenden Bruchmechanismus 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 r.ö glich erscheinenden Mechanismus ist, welcher die in der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erreich- '■ ten Verbesserungen zur Folge haben könnte.

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Scheinbar ist bei dem Aufprall der Teilchen der heißen Ver- j brennungsprodukte 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 jedoch 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 rind 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 Wärmeausdehnnng 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 I. 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 1st. Der Sockelteil 2 schließt ein eine Nute 4 längs j der Seiten der Lampe, die bei der Handhabung der Lampe und bei ι 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 Zuleitungsdrähte β sind durch den Glaeput&ensockel 2 geführt und werden vorzugsweise duroh j eine Glasperle 7 innerhalb der Lampe zusammengehalten, die sie ! starr hält. Die inneren Enden der Zuleitungen 6 sind mit einem Photoblitzauslöser 8 beschichtet und haben einen elektrischen Heizfaden 9, der sie verbindet. Dieser Heizfaden 9 kann als ein feiner Wolframdraht vorgesehen werden oder vorzugsweise als ein Draht aus einer Wolfram-Bheniumlegierung gemäß dem auf die Anmelderin der vorliegendenErfindung 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 2 297 368 von ; Reppl und Isaac und 2 331 230 enthalten ist; beide Patente ι sind auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen. j Vorzugsweise Zirkoniumfaserquerschnitts für die Erfindung bei tragen etwa 0,0203x0,0317 mm (0,0008 χ 0,00125 Zoll), aber andere Querschnitte sind für die Herstellung der erf indungsgeaiäßen , Lampen geeignet. Gemäß dem obengenannten US Patent 2 982 119 j von Anderson wird eine Sauerstoffgasfüllung vorgesehen mit I 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 2 756 577 von R.M. Anderson offenbart. '■

In der Figur 1 ist ebenfalls -das obere Ende einer AG-3 Photo- ; blitzlampe nach dem obengenannten US Patent 3 304 75Ο 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 Ausoildung dieser Schulter 11 läßt ! , zwischen ihr und dem abgeschlossenen Pumpstutzen 3 eine Vertiefung 12 zurück. : ¹ Die Blitzwürfellampe der Figur 2 ist im wesentlichen gleich der j : Lampe AG-I mit Ausnahme der Sockelkonstruktion. Da die elektrijsehen Kontakte in einem Blitzwürfel durch den Kunststoffboden

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dee Blitzwürfels, der vier Lampen in ihrer Lage hält, fest in ihrer Stellung gehalten werden, ist die Form der elektrischen Kontakte S und des Glasputzenunterteils 2 der Lampe AG-I nicht notwendig. Daher sind ein in Figur 2 gezeigter flacher Pressbo- ^:

den 2A und längere elektrische Leitungen 15 für die Herstellung der Wttrfelblitzlampe geeignet. Wie bei der Lampe AG-? können die Größe, der Druck und die Beladung (loading) der Würfelblitzlampe sich von denen der traditionellen Lampe AG-I unterscheiden.

Figur 3 zeigt eine Aueführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer anderen Bodenkonstruktion 2B, in der elektrische Zuleitungen β dicht durch die Lampenhülle eingeführt werden in entgegengesetzten Ecken 21 des Endes der Lampe, welches dem Ende der Lampe mit dem Auepumpstutzen 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

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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-Photo- | blitzlampe gewesen ist, ist es vorzuziehen, daß die Dichtungs- \ stelle mit einer reichlichen Masse Glas hergestellt wird. Ein ! in der Figur 4 gezeigter Weg hierzu besteht darin, daß die Lampenhalterung mit einer Perle 16 pus 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 3 einzuschmelzen, um den Lampenkörper mit dem Unterteil 2 c herzustellen. Wenn die Perle 16 «us Glaspulver hergestellt wird, können Oberflächendiskontintitäten in der Perle gerade ausgelöste Sprünge

unterbrechen und ihre weitere Fortpflanzung unterbrechen. Ea ist wünschenswert, daß 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 16 im allgemeinen aus der gleichen Glaszusammensetzung wie die Hülle 1.

Die Lampen der Figur 5 sind nach der Erfindung mit etwa der halben Querschnittsfläche und der gleichen Länge wie die aus dem Siand der Technik bekannten Würfelblitzlampen hergestellt worden; sie haben aber eine etwa gleiche Leistungsfähigkeit wie nachstehen^beschrieben. Wegen der Größe dieser Lampen werden sie hier als ^MHalbwürfellampen" 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 3 183 162 von Anderson und Demchock enthaltenen technische Lehre hergestellt.Da die Verfahren zur Herstellung von Lampen in der Technik gut bekannt 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.

'Vie in der Technik bekannt, ist an dem den elektrischen Zuleitungen entgegengesetzten Ende der Lampe ein Abpumpstutzen nicht notwendig und es können beispielsweise metallische Abpumproehren 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.

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 1 Die Lichtausbeuten für diese Lampen betrugen 14700 und 13000

3
Im s/cm . Diese Ausgangsleistungen liegen in einem Bereich

zwischen 18Ο und 190 % in Im s/cm³ relativ zu den höchsten vorherigen Werten von kommerziellen Blitzwürfellampen.

TABELLE I Lampenkonstruktion

Parameter

Halbwürfellampe

Hochle istungswürfellampe

Folienmaterial (Gew. in mg) StreIfenabmessungen in mm (Zoll)

Außendurchmesser mm (Zoll)

Innendurchmesser mm (Zoll)

Wandstärke mm (Zoll)

Zirkonium 22

0,0203x0,0317x102 (0,0008x0,00112x4)

6,43 (0,255)

4,95 (0,195)

0,762 (0,030)

Inneres Volumen (cm ) 0,36 Gesamtlänge cm 2,54 cm

(Zoll) (1,0)

Sauerstoff-Füllung (cm³) (bezogen auf 0 C und 760 Torr) 5,65

Zirkonium 36

0,0203x0,0317x102 (0,0008x0,00112x4)

8,64 (0,340)

7,11 (0,280)

0,762 (0,030)

0,70

2,54 (1,0)

7,52

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Diese Lampen verwendeten einen Standardzünder mit 64 Gew.% Zir- j koniumpulver, 28 Gew.% Kaliumperchlorat und 8 Gew.% Magnesium- ■ pulver bei einer Menge von etwa 0,002 g pro Lampe und verwen- . deten 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 am (0,009 Zoll) dicken Schicht aus Zelluloseazetat versehen. Der Sauerstoffgehalt, ausgedrückt als prozentualer Anteil der stoiehiometrisen erforderlichen Menge zur Verbindung mit dem gesamten vorhandenen Zirkonium, betrug 100 % für die Halbwürfellampe und 80 % für die HochleistungswUrfellampe.

Es wurden Halbwürfel- und Hochleistungswürfellampen mit 7052-Glas hergestellt und ?ine große Anzahl wurde geblitzt; keine der Lampen wurde nicht durch die Kunststoffschicht zusammengehalten. Bei der Herstellung aus 001-Bleiglas wurden 10 % der Halbwürfellampen nicht zusammengehalten und 25 % der Hochleistungslampen. Dies demonstriert die Wichtigkeit der Verwen- j dung der erfindungsgemäßen Glassorten für Lampen mit hoher j

Beladung. : j

i 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. Drr 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 beladenen Lampen, wie sie die vorliegende Erfindung möglich macht, ist ein häufiger Bruch· durch die Lampenwand in weniger al*» 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 GIcses durch die Lampenhülle hindurch, feststellbar durch das Geräusch mit elektronischen Messinstrumenten, in weniger als 40 Millisekunden bei weniger alls 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 st ^r viel weniger als 100 Millisekunden brechen würden. Diese Verzögerung des Brüchen, welcher durch die Dicke der Lampenhüllwand durchdringt, ist wichtig für das Zusammenhalten einer stark beladenen Lampe beim Blitzen.

Das Glas Type 77 40, welches normalerweise als Pyrex-Cis bezeichnet wird, und andere ähnliche Gläser ergeben nicht ein akzeptierbares Produkt, wenn man aus ihnen Photoblitzlampen der hier beschriebanen 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 Abdlchtungs-Vorganges und erzeugen Blasen und nicht zulässige undichte Dichtverbindungen.

Claims

Deutsches Gebrauchsmuster

Bekanntmachungstag·. .17. 1.

F21k 5~O2 A

AT 20.02.69 ^_n ''

Pr 23.02.68 V.St.A. 707672 (Λ V7

TRe7.; PhntnhT i t-7.1 am-na {" J A'

Bez: Photoblitzlampe.

Anm: General Electric Co., Schenectadv,

N.Y. (V.St.A.);

Vtr: Schüler, H., Dr., Pat.-Anw.,

6000 Frankfurt;

' ANSPRÜCHE

I 1. Photoblitzlawipe mit einem Volumen von weniger als 2 cm^v , die I eine hermetisch verschlossene Hülle mit mindestens einer durch-

j geführten elektrischen Zuleitung, und in dieser Hülle elektrische

• Zündmittel, eine oxidierende Atmosphäre bei einem Druck von

• mindestens einigen Atmosphären und faserförmiges brennbares Material umfaßt, wobei dieses faserförmige brennbare Material ein ^: Metall oder eine Legierung 1st, welche ein Oxid mit einem

! Schmelzpunkt oberhalb 2200° C haben, dadurch gekenn- i

; zeichnet, daß die Hülle dieser Lampe aus einem Glas j

j zusammengesetzt ist, das im wesentlichen aus 60 bis 75 Gew.%

j SiO₂, 10 bis 25 Gew.% B₂O₃, 1 bis 10 Gew. % Al₃O₃, 4 bis 10

j Gew.% Gesamtgehalt an Alkalloxiden un^'o bis 5 Gew. % BaO mit

j Ausnahme von ursprünglichen Verunreinigungen und restlichen

I Fluß- und Schönungsmitteln besteht und das einen durchschnitt- !

I liehen Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung zwischen 0

und 300° C in dem Bereich von 40 bis 50 χ U " pro ⁰C hat. \

2. Photoblitzlampe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtleistung von mindestens 1

! 12500 Lumen Sekunden pro Kubikzentimeter des inneren Lampenvolumens aufweist.

3. Photoblitzlampe nach Anspruch I₁ 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 Man-I gan enthält, und daß zwischen der Hülle um* der elektrischen

1 Zuleitung eine starke, hermetische Dichtung vorhanden ist.

4. Eine Photoblitzlampe nach Anspruch 3, dadurch

1 gekennzeichnet, daß die Leg ie wag 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 Sisen und ursprünglichen Verunreinigungen besteht.

· Ι. Λ

5. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierende Atmosphäre im wesentlichen Sauerstoff bei einem Druck von mindestens 8 Atmosphären ist, und daß das faserförmige brennbare Material vorwiegend Zirkonium in einer Menge von mindestens 45 mg faserförmigen Zirkoniummetalls pro Kubikzentimeter des inneren Lampeηvolumeas ist.

6. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas aus 60 bis 75 % Siliziumdioxid, 14 bis 22 Gew. % Bortrioxid» 3 bis 9 Gew. % Aluminiumtrioxid, 4 bis 10 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 50xl0~ pro ⁰C aufweist.

I I.

7. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas aus 60 bis 65 % SiO₂* 19 bis 23 Gew.% BoO₃, 8 bis 9 Gew. % Al₂O₃, 2 bis 4 Gew. % BaO und 4,5 bis 5,5 Gew. % Gesamtalkalioxide besteht.

8. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennze ic h η ^!e t, daß das Glas aus 68 bis 73 Gew. % SiO₂, 13 bis 17 Gew.% B₂O₃, 2 bis 4,5 Gew.% Al₃O₃, 7 bis 9 Gew.% Gesamtalkalioxid und aus O bis 2 % BaO besteht.

9. Photoblitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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.

17.1.74