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L'invention se rapporte aux lampes-éclair, appelées également flash lampes, des types utilisés en photographie, comprenant une ampoule scellée transmettant les radiations lumineuses, dans laquelle sont incorpo- rés une matière métallique facilement combustible avec un dispositif d'al- lumage convenable ainsi qu'un gaz de combustion entrant en réaction avec cette matière pour produire l'émission d'un éclair momentané de lumière ac- tinique de grande intensité.
L'invention se rapporte plus particulièrement aux dispositifs d'allumage de ces lampes-éclair et à la composition à cet usage de la natu- re fulminante.
L'invention est spécialement applicable aux lampes-éclair utili- sant comme matière combustible produisant de la lumière, de l'aluminium à l'état pur en fil ou en ruban appelé "shredded foil".
Dans ces types de lampes, les dispositifs d'allumage comprennent ordinairement un fin filament de tungstène, raccordé aux extrémités inté- rieures des conducteurs d'amenée, dont les extrémités au moins sont noyées dans de petites perles de matières fulminanteso
Pour obtenir une synchronisation convenable de l'éclair de lumiè- re avec l'ouverture de l'obturateur de l'appareil photographique, comme de pratique courante, il est nécessaire que le dispositif d'allumage allume de la même manière toutes les lampes-éclair de manière à présenter les mêmes caractéristiques d'émission lumineuse.
En outre, il est désirable que le dispositif d'allumage puisse illuminer la lampe même lorsque les batteries ou les piles sèches utilisées pour fournir le courant à cet effet, sont en partie déchargées ou en mauvaise conditions, et aussi lorsque la résistance du circuit d'allumage est anormalement élevé à cause de mauvais contacts, par exemple. Pour assurer l'illumination de la lampe dans ces conditions, il est désirable d'employer un filament d'ignition ayant un diamètre d'en- viron 15 à 18 microns plutôt qu'un diamètre de 25 microns comme utilisé or- dinairement, les filaments d'ignition les plus fins, à cause de leur masse moindre, nécessitant beaucoup moins d'énergie pour les chauffer à la tempé- rature nécessaire à l'allumage de la matière fulminante faisant fonctionner la lampe.
La matière fulminante qui a paru la plus convenable pour allumer des lampes-éclair comprenant de l'aluminium pur sous forme de fil ou de ru- ban comme matière combustible, était constituée d'un mélange de poudres de magnésium, de zirconium et de perchlorate de potassium dans les proportions d'environ 8 à 26 % de magnésium, 42 à 52% de zirconium et 32 à 40 % de per- chlorate de potassium, agglomérées par un liant convenable tel qu'une solu- tion de nitrocellulose dans de l'acétate d'amyle, Bien qu'une telle compo- sition de matière fulminante donne entière satisfaction lorsque le filament d'ignition consiste en un fil d'environ 25 microns de diamètre, elle n'est pas suffisamment sensible pour être utilisée avec satisfaction avec un fi- lament d'ignition plus fin,
tel qu'un fil de tungstène d'environ 18 microns de diamètre, car une proportion considérable de lampes ne s'illuminent pas dans ce cas parce que le filament brûle avant que la matière fulminante n'atteint la température nécessaire à l'illumination de la lampe.
Pour des raisons de construction,il ne faut pas d'autre part, que la matière fulminante soit sensible au point de provoquer l'allumage de la lampe pendant les essais classiques de lueurs pratiqués en usine pour détec- ter la présence d'air, car l'allumage d'une seule lampe produit par une dé- charge à lueurs pratiquée au cours des essais, aveugle temporairement et fatigue les yeux de l'opérateur au point de l'empêcher de continuer ses essais pendant une demi-heure environ et de ce fait, nécessite la présence
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d'un assistant pour ne pas créer d'interruptions dans la fabrication en grandes séries des lampes-éclair.
L'invention a pour objet de prévoir des lampes-éclair avec un dis- positif d'ignition allumant et faisant fonctionner la lampe, même lorsque les batteries utilisées normalement à cet effet sont en mauvaises conditions, ou lorsque la résistance du circuit électrique d'ignition est anormalement élevée, mais ne faisant pas brûler la lampe quand celle-ci est soumise aux décharges à lueurs produites pendant les essais classiques de détection d'air en usine.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une matière fulmi- nante perfectionnée pour la lampe-éclair, provoquant sans faute l'illumina- tion des lampes employant de l'aluminium pratiquement pur en fils ou en ru- bans comme matière combustible, suffisamment sensible pour être allumée par un filament de tungstène de 18 microns environ de diamètre, même quand les batteries utilisées pour allumer la lampe sont en mauvaises conditions ou que la résistance du circuit électrique d'allumage de la lampe est anormale- ment élevée et cependant pas sensible au point d'être allumée par les dé- charges à lueurs qui sont produites dans la lampe pendant les essais normaux de détection d'air en usine.
Conformément à un des aspects de l'invention, la matière fulminan- te de la lampe-éclair comprend un mélange de poudres constitué essentielle- ment en poids par 60 à 90 % de zirconium environ, 1 à 8 % de magnésium et 9 à 35 % de perchlorate de potassium, agglomérés entre eux par un liant convenable. Conformément à un autre aspect de l'invention, le dispositif d'allumage de la lampe-éclair est constitué par un filament en fil de tung- stène ayant un diamètre de l'ordre de 18 microns noyé sur au moins une partie de sa longueur dans la matière fulminante précédemment décrite.
D'autres objets et avantages de l'invention paraîtront dans la des- cription détaillée suivante et les dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en élévation de la lampe-éclair conforme à l'invention, - la figure 2 une vue agrandie de son dispositif d'allumage et - la figure 3 un diagramme donnant les caractéristiques d'allumage en fonction de l'énergie pour les lampes-éclair conformes à l'invention, en comparaison avec les types existants.
On remarquera figure 1, l'ampoule ou enveloppe 1 en verre ou en une autre matière convenable, capable de transmettre les radiations produi- tes à l'intérieur de l'ampoule par l'allumage de la lampe. L'ampoule 1 est remplie d'une matière combustible 2 éparse et sous forme de filaments ayant un diamètre de l'ordre d'au moins 50 microns, ou sous forme de rubans fine- ment coupés, de section de l'ordre d'au moins 25 microns en largeur pour 25 microns en épaisseur La matière combustible est, de préférence, faite en aluminium pratiquement pur bien que d'autres matières, telles qu'un alliage d'aluminium et de magnésium contenant une faible proportion de magnésium, puissent aussi être employées.
L'ampoule 1 contient également un gaz de combustion comme de l'oxy- gène, ou un gaz contenant de l'oxygène à pression convenable, pour permet- tre la combustion de la matière combustible. Cette pression dépendra du type de gaz employé, des dimensions de l'ampoule, de la quantité et du type de matière combustible employée. Pour les ampoules de dimension normale actuelle, comprenant de l'aluminium pratiquement pur et de l'oxygène,cette pression est de 400 à 700 mm mercure, les pressions les plus élevées étant utilisées dans les lampes les plus petites. L'ampoule est revêtue sur ses
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surfaces intérieure ou/et extérieure d'une couche de vernis transparent, évi- tant la destruction de l'ampoule lors de l'allumage et la rendant plus soli- de.
Le dispositif d'allumage conforme à l'invention, est monté à l'in- térieur de l'ampoule en position utile pour l'allumage de la matière combus- tible 2. Il comporte un petit filament d'ignition 3 ayant de préférence la forme d'un fil droit de tungstène dont les extrémités sont connectées aux extrémités intérieures des conducteurs d'amenée 4 passant à travers la tige en verre 5 et connectés extérieurement à l'ampoule au contact 6 et à la douil- le d'un culot classique 8 fixé au col de l'ampoule par du cimente Les extré- mités intérieures des conducteurs'd'amenée 4 et les parties du filament d'i- gnition 3 aux points de contact avec les conducteurs d'amenée 4 sont recou- vertes de fines couches de substances fulminante 9 en forme de perles sur ses extrémités.
o La matière fulminante 9 est appliquée sur les conducteurs d'amenée 4 et le filament 3, sous forme d'une pâte comprenant une poudre métallique extrêmement sensible, mélangée dans un liant avec une poudre oxy- dante convenable.
Jusqu'à présent, il était de pratique courante d'utiliser un fil de tungstène d'environ 25 microns de diamètre comme filament d'ignition 3.
Cependant des filaments de tungstène de cette dimension n'agissent pas avec suffisamment de régularité pour enflammer la matière fulminante 9 et pour faire fonctionner la lampe lorsque les batteries employées normalement à cet usage sont en mauvaise condition ou lorsque la résistance du circuit électrique d'allumage est anormalement élevée, comme cela peut se produire lorsque les contacts du socket de la lampe sont sales ou corrodés.
Conformément à l'invention, le filament d'ignition 3 est réalisé en un fil de tungstène plus fin, ayant un diamètre de l'ordre de 18 microns.
Un filament d'ignition de cette dimension présentant une section nettement plus faible (environ 50%) que la section des filaments de 25 microns de dia- mètre employés jusqu'à présent, nécessite considérablement moins de puissan- ce électrique pour être chauffé et pour enflammer la matière fulminante 9.
En conséquence, il conviendra mieux pour mettre le feu à la matière fulmi- nante, lorsque la puissance électrique fournie au filament pour allumer la lampe sera considérablement inférieure à la normale, parce que la batterie est en mauvaise condition ou,parce que la résistance du circuit électrique est anormalement élevée pour une raison ou pour une autre.
Comme rappelé précédemment, la matière fulminante 9 reconnue jus- qu'à présent comme la plus convenable et qui est la plus employée pour l'in- flammation des lampes-éclair utilisant comme matière combustible, de l'alu- minium pratiquement pur ou sous forme de filament, est une composition cons- tituée d'un mélange de poudres de zirconium, de magnésium et de perchlorate de potassium agglomérées par un liant convenable, tel une solution de nitro- cellulose dans l'acétate d'amyle,, les ingrédients de la composition étant approximativement en poids de 42 à 52 % de zirconium, de 8 à 26 % de magné- sium et de 32 à 40 % de perchlorate de potassium.
La présence de magnésium est favorable pour différentes raisons, d'abord à cause de la température re- lativement élevée de la flamme, comparée à celle de la poudre de zirconium ou d'autres métaux hautement sensibles, ensuite parce que la quantité de ma- tière fulminante 9 et le temps nécessaires pour obtenir l'inflammation de la matière combustible, sont beaucoup plus faibles que lorsqu'une poudre au magnésium n'est pas employée.
Lorsqu'on utilise cette faible quantité de matière fulminante dans les perles 9, l'application de cette matière aux conducteurs d'amenée 4 est facilitée et il est possible d'obtenir un meilleur contrôle des con- ditions physiques et, par conséquent, des caractéristiques d'ignition du re-
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vêtement fulminant 9 sur chaque lampe, que lorsque la quantité employée est plus grande. Il en résulte une plus grande uniformité dans les conditions de fonctionnement de la lampe.
Cependant, la présence de magnésium dans les compositions fulmi- nantes connues diminue la sensibilité à la chaleur par rapport aux composi- tions qui n'en comprennent pas. Alors que les compositions de matières ful- minantes connues comprenant une proportion appréciable de magnésium (de 8 à 26% en poids) sont très satisfaisantes pour lampes-éclair munies d'un fila- ment d'ignition 3 d'un diamètre de l'ordre de 25 microns,et provoquent l'al- lumage de la lampe dans pratiquement tous les cas où. les batteries employées sont bien chargées et la résistance du circuit électrique de la lampe nor- male;
cette proportion relativement forte de magnésium n'est pas convenable pour donner une sensibilité à la chaleur permettant de faire fonctionner d'une manière satisfaisante les filaments d'ignition 3 plus minces et de dia- mètre de l'ordre de 18 microns. Dans ce dernier cas, le fin filament d'i- gnition 3 chauffera sous l'effet du courant et brûlera souvent sans enflam- mer la matière fulminante 9 ni allumer la lampe. Un tel fonctionnement se- rait désastreux . non seulement parce qu'il empêcherait l'usager d'obtenir une photographie particulière, mais encore parce qu'il serait susceptible d'abîmer un film.
Conformément à l'invention, on a trouvé qu'en réduisant en poids la proportion de magnésium dans les compositions fulminantes connues, à moins de 8 % et en augmentant la proportion de zirconium à 60 % au moins, on obtient une matière fulminante qui, tout en gardant à suffisance les carac- téristiques favorables de la matière fulminante, assure une sensibilité à la chaleur, provoquant l'ignition avant que le filament ne soit brûlé et, par conséquent, le fonctionnement de la lampe dans tous les cas, avec un fi- lament de tungstène d'environ 18 microns de diamètre, même lorsque les bat- teries employées pour l'exciter sont en mauvaises conditions ou que le cir- cuit d'excitation de la lampe présente une résistance anormalement élevée.
Conformément à l'invention, on a trouvé en outre que l'incorpora- tion d'au moins 1 % en poids de magnésium dans la composition fulminante ré- duira sa sensibilité à la chaleur suffisamment pour empêcher l'ignition des perles 9 et le fonctionnement prématuré de la lampe par une décharge à lueurs produite dans la lampe pendant les essais normaux en usine de détection d'air dans l'ampoule.
Conformément à l'invention, la matière fulminante à employer dans les pertes d'ignition 9 de la lampe-éclair est constituée d'un mélange de poudres des produits suivants :
EMI4.1
Poudre de zirconium s e w o e s w r e a e e o e o o 60 à 90 % en poids Poudre de magnésium e v s e e o r a o s e e e e e e o o là 9 0 en poids
Poudre de perchlorate de potasse ...... 9 à 35 % en poids.
Le mélange suivant a été trouvé particulièrement avantageux :
Poudre de zirconium ................... 64 %
Poudre de magnésium ................... 7,5 %
Poudre de perchlorate de potasse ...... 28,5 % Les poudres de zirconium, de magnésium et de perchlorate de potasse seront extrêmement fines, de l'ordre'de préférence de 325 mesh ou moins, correspon- dant à une ouverture de maille de. 0,044 mm au plus. La poudre de zirconium métallique est connue commercialement sous la désignation No. 3 grade de la Foote Minéral Company de Philadelphie en Pensylvanie, cette poudre présen- tant un point d'ignition relativement élevé (supérieur à 170 C.) par rapport aux autres poudres de zirconium.
La poudre de magnésium métallique à em-
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ployer sera de préférence produite par The United States Magnésium Company de Pleasant Valley, New-York, et connue sous la désignation "325 mesh magné- sium powder". La poudre de perchlorate de potassium à employer comme oxydant sera chimiquement pure "grade crystal".
La matière fulminante est appliquée aux extrémités des conducteurs d'amenée sous forme d'une pâte ou suspension des particules de poudres dans un liant convenable, contenant environ 1 % de dissolvant solide et 99 % de disolvant volatilo La volatilisation de ces dissolvants dans le liant lais- se un résidu dur 9 composé presque uniquement de zirconium,, de magnésium et de perchlorate de potassium en poudres.
Le liant à utiliser comprendra de préférence un faible pourcentage (environ 2%) de nitrocellulose dans de l'acétate d'amyle, un tel liant présentant 1,2 % de dissolvant solide. Suf- fisamment de liant sera utilisé pour fournir à la pâte la consistance dési- rée susceptible de donner les dimensions requises aux perles 9 sur les ex- trémités intérieures des conducteurs d'amenée pour la fabrication envisagée.
En utilisant le liant mentionné plus haut, consistant en approxi- mativement 2 % de nitrocellulose en solution dans de l'acétate d'amyle, la quantité de liant à utiliser sera d'environ 18 % en poids de la pâte fulmi- nante Un exemple de pâte fulminante conforme à l'invention, particulière- ment satisfaisant, est le suivant :
Poudre de zirconium .................. 496 grammes
Poudre de magnésium .................. 58 grammes
Poudre de perchlorate de potassium ... 223 grammes
2% de nitrocellulose en solution dans
200 ml d'acétate d'amyle.
La pâté fulminante peut être préparée de la manière suivante.
Les quantités de poudres de magnésium et de zirconium suivant la formule sont mélangées d'abord avec suffisamment déliant suivant la formule pour for- mer une pâte fine, la quantité de liant nécessaire à cet effet étant ajou- tée par quelques millilitres à la fois, au mélange des poudres de zirconium et de magnésium et mélangée après chaque addition. Le restant du liant sui- vant la formule est alors ajouté par quelques millilitres à la fois à la quantité saivant la formule de poudre de perchlorate de potassium et mélan- gé après chaque addition. Le mélange liant-perchlorate de potassium est alors ajouté et mélangé au mélange de zirconium-magnésium pour former la pâ- te fulminante.
L'augmentation de sensibilité à la chaleur de la matière fulmi- nante et l'augmentation du pouvoir d'enflammation de la lampe conforme à l'invention sont montrées sur les courbes A, B et C de la figure 3. Ces courbes indiquent les proportions de lampes de même construction, excepté en ce qui concerne le dispositif d'allumage, qui s'allument après fourni- ture de quantités d'énergie électrique déterminées dans le filament d'igni- tion 3 de la lampe. La courbe A montre les caractéristiques d'allumage des lampes-éclair munies d'un filament d'ignition 3 en tungstène de 25 microns de diamètre et des perles d'ignition 9 de composition appropriée, contenant de 8 à 26 % de magnésium.
La courbe B montre les caractéristiques d'allu- mage des lampes-éclair munies de filament d'ignition 3 en tungstène de 25 microns de diamètre et des perles d'ignition 9 de composition conforme à l'invention. La courbe C montre les caractéristiques d'allumage de lampes- éclair munies de filament d'ignition 3 en fil de tungstène de 18 microns de diamètre et de perles d'ignition 9 de composition conforme à l'invention dans la proportion préférée de 64 % de zirconium, 7,5 % de magnésium et 28,5% de perchlorate de potassium en poudres. Ces courbes ont été établies après avoir chargé un condensateur avec des quantités d'énergie déterminées et l'avoir'déchargé dans le filament d'ignition des lampes-éclair.
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En comparant les courbes A & 0,,on remarquera une même proportion d'allumages¯pourles lampes-éclair conformes à l'invention, munies d'un fi- lament de tungstène de l8 microns de diamètre et de matière fulminante à sen- sibilité à la chaleur accrue, que pour les lampes-éclair actuellement utili- sées munies d'un filament en tungstène de 25 microns dé diamètre et de matiè- re fulminante appropriée, alors que les lampes-éclair conformes à l'invention ont été excitées avec 35 à 50 % de l'énergie d'excitation nécessaire aux lam- pes-éclair actuellement utilisées.
En 'particulier, les lampes-éclair confor- me à l'invention (courbe C) ne demandent que la moitié de l'énergie d'exci- tation des lampes-éclair actuellement utilisées (courbe A) pour s'allumer dans la totalité (100 %) des cas. La comparaison des courbes A & B montrent également,, en ce qui concerne les lampes-éclair munies des mêmes filaments de tungstène de 25 microns de diamètre, que les lampes pourvues de la matiè- re fulminante à sensibilité à la chaleur accrue conforme à l'invention (cour- be B) ne demandent qu'un apport d'énergie de 15 à 25 % moindre que celui nécessaire pour obtenir une même proportion d'allumages pour des lampes-é- clair munies de la matière fulminante employée actuellement (courbe A).
Il résulte de ces comparaisons que l'usage de la matière fulminan- te conforme à l'invention constitue une invention marquante dans la techni- que des lampes-éclair et que l'usage de cette matière fulminante avec des filaments de tungstène de 18 microns de diamètre, plus fins en conséquence que ceux actuellement utilisés (25 microns), constitue une invention plus marquante encore. En effet, les lampes-éclair conformes à l'invention s'al- lumeront sans défaillance même lorsque l'énergie fournie au filament d'igni- tion sera bien en-dessous de la normale par suite du mauvais état de la sour- ce ou d'une résistance accrue dans le circuit d'ignition provoquée par de mauvais contacts électriques.
Le fait que les lampes-éclair à caractéristiques d'enflammation améliorées, conformes à l'invention,ne donnent pas une proportion accrue de fonctionnements intempestifs lors des essais aux lueurs de ces lampes, en usine, constitue également une invention. Ces fonctionnements intempestifs, lors des essais en usine, ne dépassent en effet pas 0,1 % des cas. Or, bien que la matière fulminante conforme à l'invention soit considérablement plus sensible à la chaleur que celle employée jusqu'ici et qu'on puisse s'at- tendre, en conséquence, à ce qu'elle donne lieu à une proportion d'allumages intempestifs, lors des essais à lueurs en usine, supérieur à 0,1 % des cas, il n'en est rien et ce pourcentage est plut8t réduit.
En outre, les avantages énoncés plus haut n'affectent pas d'une manière sensible les performances de la lampe.' En d'autres termes, l'éclair de lumière, produit par les lampes conformes à l'invention, possède la même intensité en fonction du temps que celle produite par les lampes des types conventionnels.