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La présente invention est relative aux lampes éclairs du type com- prenant uneanpoule contenant une substance facilement combustible distri- buée sans être serrée et un milieu favorable à la combustion, tel que l'oxy- gène, qui entre en réaction avec la substance combustible pour donner lieu à l'émission d'un éclair instantané de lumière actinique d'intensité élevée.
L'invention se rapporte plus particulièrement aux lampes éclairs de ce type, classées dans la catégorie "miniature"o
Les lampes éclairs de petites dimensions ne présentent pas seu- lement le grand avantage d'être plus facilement transportables par l'uti- lisateur, mais elles permettent aussi l'utilisation de réflecteurs de pe- tites dimensions et par conséquent moins coûteux, pour réfléchir la lumière de lp lampe sur le sujet ou la scène à photographier.
De telles lampes de petites dimensions permettent aussi une utilisation plus effective de la lumière totale engendrée par la lampe par l'utilisation de réflecteurs convenables, cette utilisation accrue ¯compensant dans une certaine mesure la réduction de la lumière totale fournie par une telle lampe éclair de pe- tites dimensions comparée à celle fournie par une lampe éclair de plus grandes dimensionso Evidemment, plus les dimensions de la lampe éclair deviennent petites, plus ces avantages sont acruso
La conception dela lampe éclair ordinaire constitue un compromis entre différents facteurs, à savoir, le plus grand débit lumineux total possible qui peut être obtenu de la lampe dans un intervalle de temps donné pour l'éclair sans danger d'explosion de l'ampoule de la lampeo Pour cette raison, il a toujours été de pratique courant jusqu'à présent,
dans la fa- brication des lampes éclairs, de maintenir la température développée et en conséquence la pression développée dans l'ampoule de la lampe lors de l'é- clair, à un niveau suffisamment bas (par la limitation de lintensité de la réaction, par la limitation de la substance combustible et de l'oxygène ou autre gaz favorable à la combustion dans l'ampoule), pour obtenir le degré désiré de sécurité contre les explosions lors d'un éclairo A cette fin, la quantité de substance combustible par unité de volume dans l'ampoule (par exemple, la concentration de substance combustible dans l'ampoule), a été maintenue jusqu'à présent à une valeur inférieure à 1-1/2 à 1-3/4 mgo par cm3 de volume dans l'ampoule.
Les lampes éclairs fabriquées jusqu'à présent sont du type à scel- lement "à bride" dans lequel un tube à bride en verre portant le filament d'allumage est scellé au col de l'ampoulée Le scellement de telles lampes du type à scellement à bride est habituel- lement réalisé sur une machine de scellement et vidange combinés, qui scelle le tube en verre dans l'ampoule, ce dernier étant placé avec le col vers le bas,
d'où il résulte que la chaleur dégagée par les opérations de scellement échauffe l'ampoule proprement diteo L'ampoule de la lampe est ensuite immédiatement remplie d'oxygène ou autre gaz favorable à la combus- tion par l'intermédiaire ou tube de vidange ordinaire lequel est ensuite pincé pour sceller hermétiquement l'ampouleo Par suite du fait que l'opé- ration de remplissage de l'ampoule par le gaz est effectuée tout de suite après l'opération de scellement, et avant que l'ampoule ne se soit refroidie, le gaz s'échauffe immédiatement après son introductiondans 1'ampoulée Il en résulte que la pression du gaz dans l'ampoule, après fermeture de l'am- poule et refroidissement de cette dernière et du gaz de remplissage à la température ambiante,
tombe à un niveau considérablement inférieur à la pression initiale.Bien qu'àvec le procédé courant de remplissage par le gaz et de fermeture de l'ampoule, habituellement utilisé dans la fabrication des lampes, la pressioninitiale du gaz de remplissage doit être maintenue en dessous de la pression atmosphérique (par exemple, à approximativement 760 mm) de manière à empêcher la dilatation et l'éclatement du tube de vidange
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en verre durant le chauffage de ce dernier lors de son obturation, la pres- sion finale maximum du gaz, que l'on peut obtenir dans l'ampoule, avec ces procédés habituels, après refroidissement de l'ampoule et du gaz de remplis- sage à la température ambiante, est d'environ 650 mm au plus.
Par consé- quent, pratiquement, l'utilisation du scellement à bride dans les lampes éclairs limite la quantité d'oxygène disponible dans l'ampoule pour la réaction productrice de lumière.
Il est connu, de plus, que lorsque l'ampoule d'une lampe éclair a des dimensions très petites, par exemple inférieures à 15 cm3 de volume intérieur, la distance à traverser par les particules en ignitiom de subs- tance combustible avant de rencontrer la paroi de l'ampoule, est trop courte pour permettre la combustion complète de toutes les particules en igni-- tion avant qu'elles ne viennent frapper la paroi de l'ampoule 0 Il en résul- te qu'un pourcentage appréciable de particules en ignition se refroidit de telle manière par leur contact avec la paroi de l'ampoule relativement froide, que leur combustion complète est empêchée et qu'il n'y a donc pas. complète utilisation du potentiel de production de lumière.
Les lampes éclairs employant ces ampoules de petites dimensions et du type à scelle- ment à bride qui limite la quantité d'oxygène disponible pour la réaction, n'ont donc pas un débit lumineux par unité de volume dans l'ampoule aussi élevé que celui obtenable avec les lampes éclairs de plus grandes dimen- sions ;
La substance combustible utilisée habituellement dans les lampes éclairs actuelles consiste en une certaine quantité de substance filamen- teuse distribuée dans l'ampoule sans être serrée, obtenue commercialement en découpant ou déchiquetant une mince feuille ou ruban en un métal convena- ble, par exemple en aluminium ou en un alliage aluminium-magnésium, en rubans ou brins extrêmement minces.
Jusqu'à présent, on a utilisé des brins de 20 cm de longueur environoCependant l'utilisation des brins de cette longueur dans une ampoule de très petites dimensions, par exemple d'environ 6cm3 de volume, augmente la difficulté d'obtention d'une bonne distribution des brins dans l'ampoule par les méthodes automatiques (par exemple, pneumati- ques) de charge, habituellement utilisées pour introduire les brins dans l'ampoule. Cette mauvaise distribution des brins dans l'ampoule va évidem- ment faire varier l'instant de production et la durée de l'éclair de lu- mière produit par la lampe tout en réduisant le rendement de la combustion de la substance combustible, d'où il résulte une réduction du débit lumi- neux de la lampe.
Un obtjet de la présente invention, est, par conséquent, de pré- senter une lampe éclair de dimensions totales beaucoup plus petites que celles des lampes éclairs disponibles jusqu'à présent, et pouvant produire.un éclair de lumière d'intensité suffisante pour les prises de photographies.
Un autre objet de l'invention est de présenter une lampe éclair ayant des dimensions sensiblement plus petites que celles des lampes éclairs disponibles jusqu'à présent, possédatun débit lumineux par unité de volume dans l'ampoule appréciablement plus élevé que le débit lumineux le plus élevé qu'on ait pu obtenir jusqu'à présen- dans les lampes éclairs antérieures.
Un autre objet de l'invention est de présenter une lampe éclair du type utilisant de l'aluminium déchiqueté comme substance combustible et ayant des dimensions sensiblement plus petites que celles des lampes éclairs antérieures, et possédant un débit lumineux par milligramme de subs- tance combustible sensiblement plus élevé que celui obtenu jusqu'à présent dansles lampes éclairs de type miniature comparable, de moins de 15em3 de volume de l'ampouleo
Un autre objet de l'invention est de présenter une lampe éclair
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de dimensions extrêmement petites, qui n'est pas protégée par un revêtement intérieur de laque sur l'ampoule de la lampe, mais un revêtement extérieur de laque l'empêchant néanmoins d'exploser lors de l'éclair,
ce revêtement extérieur ne se carbonisant pas sous 1 effet de la chaleur intense dégagée par la lampe lors de 1'éclaire
Un autre objet de l'invention est de présenter une lampe éclair de très petites dimensions utilisant, comme substance combustible, des brins minces métalliques suffisamment courts pour assurer une bonne distri- bution des brins dans l'ampoule lors de la charge de cette dernière par des méthodes pneumatiques et cependant suffisamment longues pour que les brins se maintiennent d'eux-mêmes dans leur position de distribution spéciale . dans l'ampoule.
Suivant une réalisation de l'invention, il est possible de fabriquer une lampe éclair ayant un débit lumineux total sensiblement plus élevé par unité de volume dans l'ampoule et un degré de sécurité contre les explo- sions plus grand que pour les lampes éclairs disponibles jusou'à présent, en utilisant une ampoule de forme généralement elliptique, de très petites dimensions, ayant un volume inférieur à 10cm3 et de préférence de l'ordre de 6cnm3 en utilisant la méthode conventionnelle de scellement bout-à-bout de la monture d'allumage dans l'ampoule pour permettre le remplissage de l'ampoule par l'oxygène, par les méthodes habituelles de remplissage et de fermeture de l'ampoule, sous une pression supérieure (de l'ordre d'au moins 700 mm) à celle obtenue par la méthode de scellement à bride des lam- pes,
employée généralement dans la fabrication des lampes éclairs, et en char- geant l' ampoule avec une substance combustible filamenteuse du type habituel sous une concentration plus grande que dans les lampes éclairs antérieures.
Un autre aspect de l'invention est 'L'utilisation de brins ou rubans métalliques finement découpés, ayant une longueur d'environ 2,5 à 13 cm, com- me susbtance combustible de remplissage pour de telles lampes de très peti- tes dimensions. Cette caractéristique assure une meilleure distribution des brins qui restent en place, condition nécessaire, ainsi qu'une combustion plus effective de la substance combustible et une production lumineuse meil- leureo
L'invention sera d'ailleurs mieux comprise en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés à titre d'exemples limitatifs et dans lesquels @ la fige 1 est une vue en élévation, d'une lampe-éclair conforme à la présente invention;
la figure 2 est une vue en élévation, perpendiculaire à celle de la figo 1, et représentant en coupe le culot de la lampe; la fig 3 est une vue partielle agrandie en coupe, d'une partie de la paroi de l'ampoule de la lampe; la fige 4 est un graphique illustrant la comparaison entre la lumière produite par unité de volume dans l'ampoule et par milligramme de substance combustible dans les lampes éclairs du type antérieur et la mê- me lumière dans la lampe conforme à la présente invention.
Si l'on se réfère aux dessins, on voit que la lampe éclair conforme à la présente invention comprend une petite ampoule 1 en verre ayant de préférence une forme ellipsoïdale et présentant à une extrémité un col axial 2 de petit diamètreo Suivant la présente invention, l'ampoule 2 est plus petite que les ampoules utilisées dans les lampes éclairs commerciales fa- briquées jusqu'à présent, le volume de l'ampoule étant inférieur à 10 cm3 et de préférence de l'ordre de 6 cm3 et le col ayant un diamètre extérieur
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d'environ 6 mm
Une monture 3 d'allumage de la lampe est scellée dans l'extrémité du col de l'ampoule 1, par une soudure bout-à-bout utilisée habituellement dans les lampes incandescentes miniatures.
Cette monture 3 comporte deux fils d'amenée du courant 4 qui, lors de la fabrication de la lampe sont scellés entre l'extrémité du col 2 de l'ampoule et l'extrémité alun tube 5 de vidange qui s'appuie contre ce dernier, le dit tube 5 étant ensuite pin- cé en 6, pour sceller hermétiquement l'ampoulée Les fils d'amenée 4 se pro- longent dans l'ampoule 2, dans une direction approximativement longitudi- nale par rapport à l'ampoule, les deux fils étant plus ou moins parallèles, reliés rigidement ensemble et maintenus en place par une perle de support 7 en verre ou toute autre substance isolante convenable, dans laquelle ces deux fils sont incorporés.
Ces fils se prolongent jusqu'à mi-hauteur environ de l'ampoule 1 et ils sont reliés à leurs extrémités internes par un filament d'allumage 8 constitué de préférence par une courte longueur droite de fil de tungstène, ayant de préférence un diamètre de l'ordre de 18 microns. Les extrémités internes des fils d'amenée du courant 4 sont recouverts de perles 9, en une substance convenable fulminante, qui sont en contact avec le filament 8 et s'allument lorsque ce dernier est alimenté et chauffé.
Si on le désire, les extrémités internes des fils d'amenée 4 peuvent être recourbés de manière à se prolonger latéralement et se trou- ver dans un plan transversal par rapport à l'axe de l'ampoule. Extérieure- ment à l'ampoule 1, les fils d'amenée du courant 4 sont connectés au con- tact terminal 10 en forme d'oeillet et au contact latéral de l'enveloppe
11 d'un culot 1? convenablement fixé à l'extrémité 2 du col de l'ampoule, par exemple par un anneau 13 en ciment habituel.
La substance fulminante 9 est constituée, de préférence, par des poudres de magnésium, zirconium, perchlorate de potassium liées par un liant convenable tel qu'une solution à 2-5% de nitrocellulose dans de l'acétate d'amyle. Pour de meilleurs résultats cependant, et particulière- ment lorsque le filament d'allumage 8 a un diamètre de l'ordre de 18 microns, il est préférable que les proportions revives des ingrédients pulvérulents susmentionnés soient les suivants : de 60 à 90% de zirconium, de 1 à 8% de magnésium et de 9 à 35% de perchlorate de potassium.
Pour renforcer l'ampoule 1 et la rendre sensiblement incassable lors de-l'éclair, un revêtement 14 de laque protectrice (figa 3) est appli- qué à la surface extérieure de l'ampoule, la surface intérieure de celle-ci étant laissée nue, c'est-à-dire non protégée par une laque.
De préférence; comme représenté à la fig 3, le revêtement extérieur 14 de laque est cons- titué d'une double couche consistant en deux films de laque distincts et superposés, un revêtement de base 15 et un revêtement extérieur 16 Le re- vêtement de base 15 est ,une laque possédant de bonnes propriétés d'absorp- tion de la chaleur suffisantes pour assurer l'absorption requise de la cha- leur engendrée dans la lampe lors de l'éclair, de manière à éviter la car- bonisation et l'affaiblissement qui en résulte du revêtement extérieur 160 Ce dernier est constitué en une laque de grande résistance à la traction, structuralement renforçante.
Dans les buts cités précédemment, le revête- ment de base 15 peut être constitué par une résine polyvinylique telle qu'un acétate de polyvinyle, un acrylate de polyvinyle, et des polyméthacry- lates tels que l'éthylméthacrylate, le méthyl méthacrylate, le butylméthacry late, l'isobtutylméthoacrylate et les copolymères et les mélanges de ces poly- méthacrylates. La Société Demanderesse a trouvé que les polyméthacrylatescon- venaient particulièrement pour constituer le revêtement 15, et, parmi les différents polynéthacrylates qui viennent d'être mentionnés, l'isobutyl- méthacrylate a donné'les meilleurs résultats.
Le revêtement extérieur 16 peut être constitué par toute laque' convenable possédant une résistance
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à la traction suffisante, par exemple 560 à 700 kg/om2, pour renforcer struoturalement l'ampoule durant l'éclair. La Société Demanderesse a trouvé que l'acétate de cellulose et le butyrate acétate de cellulose conviennent particulièrement à cette fin.
L'ampoule 1 contient une certaine quantité d'oxygène ou autre gaz favorable à la combustion et une certaine quantité de substance fila- menteuse combustible 17 donnant de la lumière; lors de l'allumage par le filament 8 et les perles 9 constituant les éléments d'allumage de la lampe, cette substance filamenteuse combustible 17 entre en réaction avec le gaz de remplissage pour produire un éclair momentané de lumière actinique de forte intensité-convenant à la photographie. La substance combustible
17 est en aluminium ou en un alliage aluminium-magnésium sous forme fila- menteuse telle que du fil fin de diamètre de l'ordre de 40 microns ou moinso
De préférence, cependant, la substance combustible 17 se présente sous la forme de fins brins coupés d'une feuille d'aluminium mince,
par exemple de tels brins ayant une largeur et une épaisseur de l'ordre de 25 microns ou moinso La substance filamenteuse 17 est distribuee dans l'ampoule, sans être tassée, aussi uniformément que possible, de manière à assurer les con- ditions de combustion les plus favorables de la dite substance.
jusqu'à présent, les brins individuels de feuille déchiquetée habituellement utilisés dans la fabrication des lampes éclairs ont une longueur de l'ordre de 20 cmo Bien que des brins d'une telle longueur con- viennent parfaitement dans les lampes éclairs plus grandes, dans le cas des ampoules auxquelles se rapportent l'invention c'est-à-dire des ampou- les ayant un volume de moins de 10 cm3), la Société Demanderesse a trouvé qu'une meilleure distribution et qu'un meilleur allumage des brins sont obtenus en limitant leur longueur à 13 cm ou moinso En d'autres termes, les brins individuels sont limités de préférence à une longueur telle que le rapport de leur longueur en cm au périmètre intérieur en cm de l'ampoule dans un plan axial (longitudinal) par rapport à cette dernière, n'est pas supérieur à approximativement 2.
L'utilisation de ces brins plus courts présente l'avantage de fournir un plus grand nombre d'extrémités lâches servant de points d'allumage pour un poids donné de feuille déchiquetée dans l'ampoule de la lampe, ce qui facilite l'allumage des brins de la maniè- re qui produit un débit lumineux utile accruo Cependant, si les brins de feuille déchiquetée sont trop courts, ils ne vont pas se maintenir en pla- ce dans l'ampoule suivant une distribution uniforme mais ils vont tomber ber dans.13 fond de 1'ampoulée Pour éviter ce phénomène, il est nécessaire de maintenir les brins individuels au-dessus d'une certaine longueur mini- mum.
Ainsi, dans les lampes éclairs de très petites dimensions de l'inven- tion, utilisant des ampoules dont le volume est inférieur à 10 cm3, la lon- gueur des brins doit être au moins de l'ordre de 2,5 cm, ou, en d'autres termes, cette longueur doit être telle qi le rapport de la longueur du brin individuel en cm au diamètre maximum de l'ampoule en cm, doit être au moins égal à approximativement 1,30
Comme le scellement des lampes du type à scellement bout-à-bout telles que la lampe éclair de l'invention est réalisé habituellement sur une machine qui scelle la monture 3 dans 1 ampoule 1 pendant que cette der- nière est maintenue le col vers le haut, la chaleur dégagée par les soudu- res ne tend pas à chauffer fortement l'ampoule proprement dite.
De plus, dans ce procédé l'introduction de gaz dans l'ampoule n'est pas réalisée immédiatement après le scellement mais est réalisée normalement sur une machine séparée après écoulement d'une période de temps appréciable du- rant laquelle l'ampoule peut se refroidir à la température ambianteo Il en résulte que l'oxygène ou autre gaz de remplissage introduit dans l'am- poule ne s'échauffe pas et ne se dilate pas dans l'ampoule, avant fermetu-
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re de cette dernière, ce qui donnerait lieu à une contraction appréciable et à une réduction subséquente de la pression du gaz de remplissage dans l'ampoule. Par conséquent la pression du gaz de remplissage dans de telles lampes à scellement bout-à-bout reste approximativement égale à la pression initiale de remplissage.
L'utilisation de la construction à scellement bout-à-bout permet donc de produire des lampes éclairs avec des pressions finales d'oxygène matériellement supérieures à celles pouvant être obtenues avec les procédés standards de fabrication, dans les lampes éclairs à scel- lement à brides connueso Ainsi,il est possible d'obtenir, par l'utilisation des méthodes de fabrication habituelles, des lampes éclairs à scellement bout-à-bout avec des pressions d'oxygène de l'ordre de 700 mm de mercure et plus. Il en est donc ainsi dans la lampe éclair conforme à la présente invention.
Comme mentionné précédemment, dans la fabrication antérieure des lampes éclairs, la quantité de substance combustible par unité de volume de l'ampoulA a été maintenue à une concentration de moins de 1-1/2 à 1-3'4 mg environ par cm3 de volume dans l'ampoule, de manière à limiter l'inten- sité de la réaction dans l'ampoule lors d'un éclair, et de là, la pression développée dans l'ampoule, à un niveau suffisamment bas pour donner le de- gré requis de sécurité contre les explosions.
Par suite de cette limitation imposée pour des considérations de sécurité, et aussi parce que la substan- ce combustible ne subit pas une combustion complète dans une ampoule de pe- tites dimensions, et parce que la pression de l'oxygène est limitée -dans les ampoules des lampes du type à scellement à brides lorsqu'on utilise les méthodes de fabrication commerciales, le débit lumineux par unité de volume dans l'ampoule, produit par les lampes éclairs du type antérieur, utilisant des petites empoules de moins de 15 cm3 de volume, a été sensi- blement inférieur au débit lumineux par unité de volume des lampes éclairs de plus grandes dimensions.
Ceci est clairement illustré par la courbe A de la fig 4 représentant le débit lumineux par cm3 de volume dans l'ampoule de plusieurs lampes éclairs actuellement dans le commerce,la courbe in- diquant clairement que les lampes éclairs dont l'ampoule a un volume de 15 cm3 ou moins ont un débit lumineux plus faible par cm3 dans l'ampoule que les lampes éclairs dont l'ampoule a un volume d'environ 25 à 30 cm3 qui, avant la présente invention, étaient les meilleures à ce point de vue.
Cependant, suivant la présente invention, un tube éclair du type à scelle- ment bout-à-bout employant une ampoule de très petites dimensions, dont le volume est inférieur à 10 cm3 environ, remplie d'oxygène sous une pression d'au moins 750 mm de mercure environ, et contenant une certaine quatité de substance combustible filamenteuse distribuée sans être serrée suivant une concentration supérieure à 1-3/4 mg par cm3 de volume dans l'ampoule, produira un débit lumineux plus grand par unité de volume dans l'ampoule (c'est-à-dire, sera un meilleur générateur de lumière pour une ampoule de volume donné), tout en présentant en même temps un degré plus élevé de sécurité entre les explosions lors de l'éclair, que dans les lampes éclairs connues jusqu'à présent.
Ainsi, tandis que le débit lumineux le plus élevé par unité de volume dans l'ampoule, pour les lampes éclairs con- nues jusqu'à présent, a été de l'ordre de 650 lumen-secondes par cm3 de vo- lume dans l'ampoule, le même débit pour la lampe éclair conforme à la pré- sente invention est de l'ordre de 710 lumen secondes ou plus par cm3 de vo- lume de l'ampoule, comme représenté par le point P sur le graphique de'-- la fig.
4, ce qui nereprésente pas seulement une augmentation d'environ 15% par rapport au 'débit lumineux le plus élevé par cm3 de volume dans l'ampou- le de toute lampe éclair du type miniature, connue jusqu'à présent, ayant une ampoule de moins de 15 cm3 de volume, et une augmentation d'environ 30% par rapport au débit lumineux par cm3 de volume dans l'ampoule qui serait obtenu normalement par extrapolation de la courbe A, pour une gran-
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deur comparable (par exemple, un volume d'ampoule de 6 cm3) de tube éclair, mais représente aussi une augmentation d'environ 10% par rapport au débit le plus élevé par cm3 de volume dans l'ampoule de toute lampe écliare des types connus jusqu'à présent, sans tenir compte des dimensions de l'ampouleo De plus,
des tubes éclairs convenablement fabriqués suivant la présente in- vention ont fait la preuve d'une sécurité contre les explosions lors des éclairs,pratiquement égale à 100% De plus grande importance, cependant est le fait que les lampes éclairs conformes à la présente invention n'explosent pratiquement jamains lors d'un éclair même si, par suite d'une construction défectueuse ou de détérioration postérieure, des entrées d' air se produisent dans la lampe. Ceci contraste fortement avec les tubes éclairs précédents qui, dans des circonstances similaires, explosaient souvent.
Pour ces raisons le tube éclair suivant l'invention est lé moins sujet aux explosions lors d'un éclair, parmi toutes les lampes éclairs connueso
La lampe éclair suivant la présente invention, en plus de son dé- bit lumineux par cm3 dans l'ampoule plus élevé que pour les lampes éclairs connus jusqu'à présent, produit aussi un débit lumineux considérablement plus élevé par mg d'aluminium combustible que le même débit lumineux d'une lampes éclair ordinaire de mêmes dimensions employant la même substance com- bustible. Ceci est illustré par la courbe B de la figo 4 représentant le débit lumineux par mgo de combustible des lampes éclairs des différents types comuerciaux connus utilisant de l'aluminium pur déchiqueté comme sub- stance combustibleo On voit,
par l'examen de cette courbe B, que le débit lumineux par mgo de susbtance combustible diminue ordinairement lorsque les dimensions de l'ampoule diminuent,cette diminution résultant de ce que plus les dimensions de l'ampoule sont petites, plus est grande la dif- ficulté d'obtention d'une -combustion complète et effective de toute la substance combustible.
Cependant, une lampe éclair miniature construite conformément à la présente invention, même si le volume de l'ampoule est égal à 50% ou moins de celui des ampoules des lampes éclairs du type miniature connues (dont l'ampoule a un volume de 15 cm3 ou moins) et utilisant de l'aluminium pur déchiqueté comme substance combustible, produira néanmoins un débit lu- mineux plus grand par mg. de substance combustible que celui produit par les lampes éclairs d'un autre type et constitue par conséquent un généra- teur de lumière plus efficient pour un poids donné d'aluminium déchiquetée Ainsi, alors que le débit lumineux par mg de substance combustible pour tout type connu jusqu'à présent de lampe éclair dont l'ampoule a un volume inférieur à 15 cm3 et utilisant de l'aluminium déchiqueté comme substance combustible,
a été de l'ordre de 350-360 lumen secondes par mg de substan- ce combustible, le même débit pour la lampe éclair conforme à l'inention est de l'ordre de 390 lumen secondes par mg de substance combustible, ou plue., comme représenté par le point Q sur la figo 4, qui ne représente pas seu- lement une augmentation de l'ordre de 30% par rapport au débit lumineux par mg de substance combustible qui serait normalement obtenu par extra- polation de la courbe B, pour une lampe éclair de dimensions comparables (par ex. un volume d'ampoule de 6 cm3) utilisant de l'aluminium déchiqueté, mais représente aussi une augmentation d'environ 10% par rapport au débit lumineux par mg.
de substance combustible de toute lampe éclair du type an- térieur ayant un volume d'ampoule inférieur à 15 cm3 et utilisant de l'a- luminium déchiqueté comme substance combustible.
A titre d'exemple non limitatif, une lampe éclair conforme a la présente invention comprend une ampoule elliptique 1 ayant un volume de 6 cm3 environ et contenant de l'oxygène sous une pression d'envirion 700 m de mercure. L'ampoule 1 est remplie d'approximativement 11 mg d'aluminium
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déchiqueté 17 distribué dans l'ampoule sans être serré, les brins indivi- duels d'aluminium ayant une longueur d'approximativement 10 cm, une largeur d'approximativement 20 microns, et une épaisseur d'approximativement 14 mi- crons.
Les perles 9 sont constituées par un mélange de poudres fines (par exemple, de l'ordre de 325 mailles ou plus fine, ce qui correspond à une largeur de maille d'au plus 0,044 mm) constituéepar approximativement 7% en poids de poudre de magnésium, environ 64% en poids de poudre de zirco- nium grade n 3, et approximativement 29% en poids de poudre de perchlora- te de potassium, liées ensemble par une solution à 2% de nitrocellulose dans de l'acétate d'amyle. Le filament d'allumage 8 consiste en une courte lon- gueui (1,6 mm environ) de fil droit de tungstène de 18 microns de diamè- tre.
La surface interne de l'ampoule 1 est laissée nue, c'est-à-dire non recouverte par une laque protectrice tandis oue la surface extérieure est recouverte d'un revêtement endeux couches de laque, la couche de base con- sistant en au moins 200 mg de méthacrylate isobutyle et la couche extérieu- re en au moins 250 mg d'acétate de cellulose.
Les lampes éclairs construites de cette manière produisent un éclair momentané de lumière d'approximati- vement 4250 lumen-secondes avec une intensité de pointe variant entre 5500000 et 600.000 lumens, et qui, par le contrôle des dimensions des perles 9, a une durée totale de moins de 25 millisecondes, la pointe d'intensité se produisant à environ 15 millisecondes, après la fermeture du circuit é- lectriquepar le filament d'allumage 8 de la lampe.Une telle lampe éclair ayant les caractéristiques qui viennent d'être décrites convient excellem- ment comme source de lumière à utiliser avec les appareils photographi- ques ordinaires, peu coûteux, non munis de moyens de synehronisation, l'é clair étant déclenché dans ce cas durant l'intervalle pendant lequel le diaphragme est dans la position ouverte.
De plus, une telle lampe éclair convient particulièrement comme source de lumière à utiliser avec les films photographiques extrêmement sensibles introduits récemment sur le marché, tels que par exemple ceux connus commercialement sous le nom de East-man Royal Pan et Dupont Superior Pan Prose,, type 446.
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The present invention relates to flash lamps of the type comprising a bulb containing an easily combustible substance distributed without being squeezed and a medium favorable to combustion, such as oxygen, which reacts with the combustible substance to. give rise to the emission of an instantaneous flash of actinic light of high intensity.
The invention relates more particularly to flash lamps of this type, classified in the "miniature" category o
Small-sized flash lamps not only have the great advantage of being more easily transportable by the user, but they also allow the use of reflectors of small dimensions and therefore less expensive, to reflect. the light from the lamp on the subject or scene to be photographed.
Such small sized lamps also allow a more efficient use of the total light generated by the lamp by the use of suitable reflectors, this increased use ¯ compensating to some extent for the reduction in the total light provided by such a flashlamp. Smaller dimensions compared to that provided by a larger flashlight o Obviously, the smaller the dimensions of the flashlamp become, the more these advantages are increased.
The design of the ordinary flash lamp is a compromise between several factors, namely, the greatest possible total light output that can be obtained from the lamp in a given time interval for the flash without danger of explosion of the bulb. the lamp For this reason, it has always been common practice until now,
in the manufacture of flash lamps, to maintain the temperature developed and consequently the pressure developed in the bulb of the lamp during the flash, at a sufficiently low level (by limiting the intensity of the reaction, by limiting the combustible substance and oxygen or other gas favorable to combustion in the bulb), to obtain the desired degree of safety against explosions during a lightning For this purpose, the quantity of combustible substance per unit of volume in the bulb (e.g. the concentration of combustible substance in the bulb), has so far been kept below 1-1 / 2 to 1-3 / 4 mgo per cm3 of volume in the bulb.
The flash lamps manufactured heretofore are of the "flanged" sealing type in which a glass flanged tube carrying the igniting filament is sealed to the neck of the bulb. The sealing of such sealing type lamps flanged is usually carried out on a combined seal and drain machine, which seals the glass tube in the ampoule, the latter being placed with the neck down,
from which it follows that the heat given off by the sealing operations heats up the bulb itself o The bulb of the lamp is then immediately filled with oxygen or other gas favorable to combustion by the intermediary or drain tube ordinary which is then pinched to hermetically seal the ampoule o As a result of the fact that the operation of filling the ampoule with gas is carried out immediately after the sealing operation, and before the ampoule is is cooled, the gas heats up immediately after its introduction into the ampoule. As a result, the gas pressure in the ampoule, after closing the ampoule and cooling the latter and the filling gas to room temperature ,
drops to a level considerably lower than the initial pressure. Although with the common process of gas filling and bulb closing, usually used in lamp manufacture, the initial pressure of the filling gas must be kept below atmospheric pressure (e.g. approximately 760mm) so as to prevent expansion and bursting of the drain tube
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glass during the heating of the latter during its sealing, the maximum final pressure of the gas, which can be obtained in the ampoule, with these usual methods, after cooling of the ampoule and of the filling gas. wise at room temperature, is approximately 650 mm at most.
Therefore, in practice, the use of the flange seal in flash lamps limits the amount of oxygen available in the bulb for the light producing reaction.
It is known, moreover, that when the bulb of a flashlamp has very small dimensions, for example less than 15 cm3 of interior volume, the distance to be traversed by the particles of ignitiom of combustible substance before encountering the wall of the bulb, is too short to allow complete combustion of all the igniting particles before they hit the wall of the bulb 0 This results in an appreciable percentage of particles in ignition cools in such a way by their contact with the wall of the relatively cold bulb, that their complete combustion is prevented and therefore there is no. full use of light production potential.
Flash lamps employing these small bulbs and of the flanged seal type which limits the amount of oxygen available for the reaction, therefore do not have a light output per unit volume in the bulb as high as that. obtainable with flash lamps of larger dimensions;
The combustible substance usually used in current flash lamps consists of a certain quantity of filamentous substance distributed in the bulb loosely, obtained commercially by cutting or shredding a thin sheet or strip of a suitable metal, for example by aluminum or an aluminum-magnesium alloy, in extremely thin ribbons or strands.
Until now, strands of about 20 cm in length have been used; however, the use of strands of this length in a bulb of very small dimensions, for example of about 6 cm3 in volume, increases the difficulty of obtaining a good distribution of the strands in the ampoule by automatic (eg pneumatic) charging methods, usually used to introduce the strands into the ampoule. This poor distribution of the strands in the bulb will obviously vary the instant of production and the duration of the flash of light produced by the lamp while reducing the efficiency of the combustion of the combustible substance, of where there is a reduction in the light output of the lamp.
An object of the present invention, therefore, is to provide a flashlamp of overall dimensions much smaller than those of flashlamps available heretofore, and capable of producing a flash of light of sufficient intensity for them. taking photographs.
Another object of the invention is to provide a flashlamp having dimensions substantially smaller than those of flashlamps available heretofore, having a light output per unit volume in the bulb appreciably higher than the highest light output. high that we have been able to obtain so far in previous flashlights.
Another object of the invention is to provide a flashlamp of the type using shredded aluminum as a combustible substance and having substantially smaller dimensions than previous flashlamps, and having a light output per milligram of combustible substance. significantly higher than that obtained so far in comparable miniature type flash lamps, less than 15 em3 bulb volume
Another object of the invention is to present a flash lamp
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of extremely small dimensions, which is not protected by an inner coating of lacquer on the bulb of the lamp, but an outer coating of lacquer which nevertheless prevents it from exploding during a flash,
this outer coating not charring under the effect of the intense heat given off by the lamp when it is illuminated
Another object of the invention is to present a flashlamp of very small dimensions using, as combustible substance, thin metallic strands sufficiently short to ensure good distribution of the strands in the bulb when the latter is charged by pneumatic methods and yet long enough for the strands to maintain themselves in their special dispensing position. in the bulb.
According to one embodiment of the invention, it is possible to manufacture a flash lamp having a substantially higher total light output per unit volume in the bulb and a greater degree of explosion safety than for available flash lamps. heretofore, using an ampoule of generally elliptical shape, of very small dimensions, having a volume of less than 10cm3 and preferably of the order of 6cnm3 using the conventional method of butt sealing the frame d '' ignition in the ampoule to allow filling of the ampoule with oxygen, by the usual methods of filling and closing the ampoule, under a pressure greater (of the order of at least 700 mm) than that obtained by the flanged sealing method of the lamps,
generally employed in the manufacture of flash lamps, and by charging the bulb with a filamentous combustible substance of the usual type in a greater concentration than in previous flash lamps.
Another aspect of the invention is the use of finely cut metal strands or ribbons, having a length of about 2.5 to 13 cm, as a combustible filler for such lamps of very small dimensions. . This characteristic ensures a better distribution of the strands which remain in place, a necessary condition, as well as a more efficient combustion of the combustible substance and a better light production.
The invention will moreover be better understood by referring to the following description and to the drawings which accompany it, given by way of limiting examples and in which @ the fig 1 is an elevational view of a flash lamp in accordance with the present invention;
FIG. 2 is an elevational view, perpendicular to that of FIG. 1, and showing in section the base of the lamp; FIG. 3 is an enlarged partial view in section, of part of the wall of the bulb of the lamp; Fig. 4 is a graph illustrating the comparison between the light produced per unit volume in the bulb and per milligram of combustible substance in the flash lamps of the prior type and the same light in the lamp according to the present invention.
Referring to the drawings, it can be seen that the flash lamp according to the present invention comprises a small glass bulb 1 preferably having an ellipsoidal shape and having at one end an axial neck 2 of small diameter. According to the present invention, bulb 2 is smaller than the bulbs used in commercial flashlamps manufactured heretofore, the volume of the bulb being less than 10 cm3 and preferably of the order of 6 cm3 and the neck having a outside diameter
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about 6 mm
A lamp ignition mount 3 is sealed in the end of the neck of the bulb 1 by a butt weld usually used in miniature incandescent lamps.
This mount 3 has two current supply wires 4 which, during the manufacture of the lamp are sealed between the end of the neck 2 of the bulb and the alum end of the drain tube 5 which rests against the latter. , said tube 5 then being clamped at 6, to hermetically seal the ampoule The feed wires 4 extend into the ampoule 2, in a direction approximately longitudinal with respect to the ampoule, two wires being more or less parallel, rigidly connected together and held in place by a support bead 7 made of glass or any other suitable insulating substance, in which these two wires are incorporated.
These wires extend to about halfway up the bulb 1 and they are connected at their internal ends by an ignition filament 8 preferably consisting of a short straight length of tungsten wire, preferably having a diameter of the order of 18 microns. The internal ends of the current feed wires 4 are covered with beads 9, of a suitable fulminating substance, which are in contact with the filament 8 and light up when the latter is supplied and heated.
If desired, the inner ends of the lead wires 4 can be bent so as to extend laterally and lie in a plane transverse to the axis of the bulb. On the outside of the bulb 1, the current supply wires 4 are connected to the terminal contact 10 in the form of an eyelet and to the lateral contact of the casing.
11 of a base 1? suitably fixed to the end 2 of the neck of the ampoule, for example by a usual cement ring 13.
The fulminant substance 9 is preferably constituted by powders of magnesium, zirconium, potassium perchlorate bound by a suitable binder such as a 2-5% solution of nitrocellulose in amyl acetate. For best results, however, and particularly when the ignition filament 8 has a diameter of the order of 18 microns, it is preferable that the reviving proportions of the aforementioned powder ingredients are as follows: from 60 to 90% zirconium , 1 to 8% magnesium and 9 to 35% potassium perchlorate.
To strengthen the bulb 1 and make it substantially unbreakable in the event of a flash, a coating 14 of protective lacquer (figa 3) is applied to the exterior surface of the bulb, the interior surface thereof being left. naked, that is to say not protected by a lacquer.
Preferably; as shown in fig 3, the outer coating 14 of lacquer consists of a double layer consisting of two separate and superimposed lacquer films, a base coat 15 and an outer coat 16 The base coat 15 is , a lacquer having good heat absorption properties sufficient to ensure the required absorption of the heat generated in the lamp during the flash, so as to avoid carbonization and weakening which The outer coating 160 results therefrom. The latter consists of a lacquer of high tensile strength, structurally reinforcing.
For the aforementioned purposes, the base coat 15 can be comprised of a polyvinyl resin such as polyvinyl acetate, polyvinyl acrylate, and polymethacrylates such as ethyl methacrylate, methyl methacrylate, butyl methacrylate. late, isobtutylmethoacrylate and copolymers and mixtures of these poly-methacrylates. The Applicant Company has found that the polymethacrylates are particularly suitable for constituting the coating 15, and, among the various polynethacrylates which have just been mentioned, isobutylmethacrylate has given the best results.
The outer coating 16 may be any suitable lacquer having a strength.
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with sufficient traction, for example 560 to 700 kg / om2, to struoturally reinforce the bulb during the flash. The Applicant Company has found that cellulose acetate and cellulose acetate butyrate are particularly suitable for this purpose.
The bulb 1 contains a certain quantity of oxygen or other gas favorable to combustion and a certain quantity of combustible filamentary substance 17 giving light; upon ignition by the filament 8 and the beads 9 constituting the ignition elements of the lamp, this combustible filamentous substance 17 reacts with the filling gas to produce a momentary flash of actinic light of high intensity - suitable for photography. The combustible substance
17 is aluminum or an aluminum-magnesium alloy in filamentous form such as fine wire with a diameter of the order of 40 microns or less.
Preferably, however, the combustible substance 17 is in the form of fine strands cut from thin aluminum foil,
for example such strands having a width and a thickness of the order of 25 microns or less o The filamentous substance 17 is distributed in the bulb, without being packed, as uniformly as possible, so as to ensure the combustion conditions the most favorable of the said substance.
Heretofore, the individual strands of shredded foil customarily used in the manufacture of flash lamps have a length of the order of 20 cmo Although strands of such a length are fine in larger flash lamps, in the case of the bulbs to which the invention relates, that is to say bulbs having a volume of less than 10 cm3), the Applicant Company has found that better distribution and better ignition of the strands are obtained by limiting their length to 13 cm or less o In other words, the individual strands are preferably limited to a length such as the ratio of their length in cm to the inner perimeter in cm of the bulb in an axial plane (longitudinal ) with respect to the latter, is not greater than approximately 2.
Using these shorter strands has the advantage of providing a greater number of loose ends serving as ignition points for a given weight of shredded foil in the lamp bulb, which makes it easier to ignite the lights. strands in a manner which produces an increased useful light output. However, if the shredded sheet strands are too short, they will not stay in place in the bulb in a uniform distribution but will fall out. 13 Bottom of the Bulb To avoid this phenomenon, it is necessary to keep the individual strands above a certain minimum length.
Thus, in the flash lamps of very small dimensions of the invention, using bulbs whose volume is less than 10 cm3, the length of the strands must be at least of the order of 2.5 cm, or , in other words, this length should be such that the ratio of the length of the individual strand in cm to the maximum diameter of the bulb in cm, should be at least equal to approximately 1.30
As the sealing of butt sealing type lamps such as the flashlamp of the invention is usually carried out on a machine which seals the frame 3 in 1 ampoule 1 while the latter is held with the neck towards the neck. high, the heat given off by the welds does not tend to heat the bulb itself strongly.
In addition, in this process the introduction of gas into the ampoule is not carried out immediately after sealing but is normally carried out on a separate machine after an appreciable period of time has elapsed during which the ampoule can settle. cool to ambient temperature o As a result, the oxygen or other filling gas introduced into the bulb does not heat up and does not expand in the bulb, before closing.
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re of the latter, which would give rise to an appreciable contraction and a subsequent reduction in the pressure of the filling gas in the ampoule. Therefore, the pressure of the fill gas in such butt seal lamps remains approximately equal to the initial fill pressure.
The use of the butt-sealed construction therefore makes it possible to produce flash lamps with final oxygen pressures materially higher than those obtainable with standard manufacturing processes, in flash-sealed flash lamps. Known flanges Thus, it is possible to obtain, by the use of the usual manufacturing methods, flash lamps with butt sealing with oxygen pressures of the order of 700 mm of mercury and more. This is therefore the case in the flash lamp according to the present invention.
As previously mentioned, in the earlier manufacture of flash lamps, the amount of combustible substance per unit volume of ampoulA has been maintained at a concentration of less than 1-1 / 2 to about 1-3'4 mg per cm3 of. volume in the ampoule, so as to limit the intensity of the reaction in the ampoule during a flash, and thence the pressure developed in the ampoule, to a level low enough to give the de- Explosion Safety Requirement.
As a result of this limitation imposed for safety considerations, and also because the combustible substance does not undergo complete combustion in a small-sized bulb, and because the pressure of oxygen is limited -in the bulbs of flanged seal type lamps when using commercial manufacturing methods, the light output per unit volume in the bulb, produced by flash lamps of the earlier type, using small bulbs less than 15 cm3 in size volume, was appreciably lower than the light output per unit volume of larger flash lamps.
This is clearly illustrated by curve A in fig 4 representing the light output per cm3 of volume in the bulb of several flash lamps currently on the market, the curve clearly indicating that flash lamps whose bulb has a volume of 15 cm3 or less have a lower light output per cm3 in the bulb than flash lamps with a bulb volume of about 25 to 30 cm3 which, prior to the present invention, were the best in this respect .
However, in accordance with the present invention, a flash tube of the butt seal type employing a very small ampoule, the volume of which is less than about 10 cc, filled with oxygen under a pressure of at least. 750 mm of mercury approximately, and containing some amount of filamentous combustible substance loosely distributed at a concentration greater than 1-3 / 4 mg per cm3 of volume in the bulb, will produce a greater light output per unit volume in bulb (i.e., will be a better light generator for a bulb of given volume), while at the same time exhibiting a higher degree of safety between explosions in lightning, than in lightning lamps known until now.
Thus, while the highest light output per unit volume in the bulb, for flashlamps known hitherto, has been on the order of 650 lumen-seconds per cm3 of volume in the bulb. 'bulb, the same output for the flashlamp according to the present invention is on the order of 710 lumen seconds or more per cm3 of bulb volume, as shown by point P on the graph of' - fig.
4, which is not only an increase of about 15% over the highest light output per cm3 of volume in the bulb of any flashlamp of the miniature type known heretofore having a bulb of less than 15 cm3 of volume, and an increase of about 30% compared to the light output per cm3 of volume in the bulb which would normally be obtained by extrapolation of curve A, for a large-
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comparable in color (e.g. 6cc bulb volume) of flash tube, but also represents an increase of about 10% over the highest flow rate per cm3 of bulb volume in any light bulb of the types known until now, regardless of the dimensions of the bulb o In addition,
Lightning tubes suitably manufactured according to the present invention have demonstrated a lightning explosion safety practically equal to 100%. Of greater importance, however, is the fact that the flash lamps according to the present invention do not '' practically never explode in a flash even if, due to faulty construction or subsequent deterioration, air leaks into the lamp. This is in stark contrast to previous flash tubes which, under similar circumstances, often exploded.
For these reasons, the flash tube according to the invention is the least subject to explosions during a flash, among all known flash lamps.
The flashlamp according to the present invention, in addition to its higher light output per cm3 in the bulb than for the flashlamps known hitherto, also produces a considerably higher light output per mg of combustible aluminum. the same luminous output of an ordinary flashlamp of the same dimensions employing the same combustible substance. This is illustrated by the curve B in figo 4 representing the light output per mgo of fuel of flash lamps of the various commercial types known using pure shredded aluminum as a combustible substance.
by examining this curve B, that the light output per mgo of combustible substance ordinarily decreases when the dimensions of the bulb decrease, this decrease resulting from the fact that the smaller the dimensions of the bulb, the greater the dif - difficulty in obtaining complete and effective combustion of all the combustible substance.
However, a miniature flash lamp constructed in accordance with the present invention, even if the volume of the bulb is 50% or less of that of the bulbs of known miniature type flash lamps (the bulb of which has a volume of 15 cc or less) and using shredded pure aluminum as a combustible material, will nevertheless produce a greater light output per mg. of combustible substance than that produced by flashlamps of another type and therefore constitutes a more efficient light generator for a given weight of shredded aluminum Thus, while the light output per mg of combustible substance for any type known until now of flash lamp whose bulb has a volume less than 15 cm3 and using shredded aluminum as a combustible substance,
was of the order of 350-360 lumen seconds per mg of combustible substance, the same flow rate for the flashlamp according to the invention is of the order of 390 lumen seconds per mg of combustible substance, or more. , as represented by the point Q in fig. 4, which does not represent only an increase of the order of 30% compared to the light output per mg of combustible substance which would normally be obtained by extrapolation of the curve B , for a flash lamp of comparable dimensions (e.g. 6 cm3 bulb volume) using shredded aluminum, but also represents an increase of about 10% over the light output per mg.
of combustible material from any earlier type flashlamp having an bulb volume of less than 15 cc and using shredded aluminum as the combustible material.
By way of non-limiting example, a flash lamp in accordance with the present invention comprises an elliptical bulb 1 having a volume of approximately 6 cm3 and containing oxygen under a pressure of approximately 700 m of mercury. Ampoule 1 is filled with approximately 11 mg of aluminum
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shredded 17 dispensed loosely into the ampoule, the individual aluminum strands having a length of approximately 10 cm, a width of approximately 20 microns, and a thickness of approximately 14 microns.
The beads 9 are constituted by a mixture of fine powders (for example, of the order of 325 mesh or finer, which corresponds to a mesh width of at most 0.044 mm) consisting of approximately 7% by weight of powder of magnesium, about 64% by weight grade 3 zirconium powder, and approximately 29% by weight potassium perchlorate powder, bound together by a 2% solution of nitrocellulose in amyl acetate . The ignition filament 8 consists of a short length (about 1.6 mm) of straight tungsten wire 18 microns in diameter.
The internal surface of the bulb 1 is left bare, that is to say not covered by a protective lacquer, while the exterior surface is covered with a coating of two layers of lacquer, the base layer consisting of less 200 mg of isobutyl methacrylate and the outer layer at least 250 mg of cellulose acetate.
Flash lamps constructed in this way produce a momentary flash of light of approximately 4250 lumen-seconds with a peak intensity varying between 5500000 and 600,000 lumens, and which, by controlling the size of the beads 9, has a total duration. of less than 25 milliseconds, the intensity peak occurring at about 15 milliseconds, after the electrical circuit has been closed by the ignition filament 8 of the lamp. Such a flash lamp having the characteristics which have just been described is suitable excellently as a light source for use with ordinary, inexpensive cameras not provided with synehronization means, the clear light in this case being triggered during the interval when the diaphragm is in the open position.
In addition, such a flash lamp is particularly suitable as a light source for use with extremely sensitive photographic films recently introduced into the market, such as, for example, those known commercially as East-man Royal Pan and Dupont Superior Pan Prose ,, type 446.