Blitzlichtlampe. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Blitzlichtlampe für photographische Zwecke, welche einen abgedichteten Kolben aufweist, in welchem ein brennbares Material, wie z. B. Aluminiumdraht in loser Anordnung, zusammen mit einer Zündvorrichtung für dasselbe und mit einer Sauerstoffatmosphäre eingeschlossen ist, welch letztere beim Ent zünden der Lampe mit dem brennbaren bIa- terial reagiert, wobei aktinisches Licht ausge strahlt wird.
Die brennbaren Materialien, die sich bisher für die Verwendung in Blitzlichtlampen als am geeignetsten erwiesen haben, bestehen ent weder aus einer dünnen Metallfolie oder dün nem Materialdraht, der bei Entzündung in einer Sauerstoff- oder Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre unter Ausstrahlung einer be trächtlichen Menge aktinischen Lichtes sehr schnell verbrennt. Während einerseits Blitz lichtlampen mit Folien wegen der bei der Entzündung entwickelten ungeheuren Menge an aktinischem Licht und wegen des verhält nismässig kurzen Blitzes für gewisse Arten von photographischen Arbeiten, die gewöhn lich als Photographie mit.
offenem Blitz licht bezeichnet werden, besonders vorteil haft und nützlich sind, werden anderseits Blitzlichtlampen mit Draht. wegen der län geren Blitzdauer für die Photographie mit synchronisiertem Blitzlicht , bei welcher das Blitzlicht der Lampe gleichzeitig mit dem Öffnen oder Auslösen des Kameraverschlusses entsteht, bevorzugt.
Damit mittels der heutzutage verwendeten Filme und photographischen Ausrüstung be friedigende Blitzlichtaufnahmen entstehen, muss das von der Blitzlichtlampe erzeugte Blitzlicht eine Spitzenintensität von minde stens 900 000 Lumen aufweisen. Wie im ameri kanischen Patent Nr. 2037101 vom 14. April 1936 von J.
A. M. Van Liempt hervorgehoben wird, wurde es als unmöglich erachtet, reinen Aluminiumdraht allein als brennbares Mate rial. in Blitzlichtlampen zu verwenden, und zwar deshalb, weil keine Mittel bekannt waren, um denselben zwecks Erzeugung von genü gend Licht für die Blitzlichtphotographie wirksam zu entzünden. Ausserdem konnte bis her reines Aluminium nicht so fein ausge zogen werden, dass es sieh mit der verlangten Geschwindigkeit hätte entzünden können.
Obwohl reines Aluminium mittels des im amerikanischen Patent Nr. 2215477 vom 24. September 1940 von M. Pipkin beschrie benen Verfahrens zu Draht eines Durchmes sers von 0,025 mm ausgezogen werden kann, wurde es trotzdem als erwünscht erachtet, mit dem Draht eine kleine Menge Folie zu verwenden, um ein Blitzlicht von genügender Intensität für photographische Zwecke zu er zeugen.
Wenn mit den bekannten Synehroni- sierungsmechanismen in befriedigender Weise gearbeitet werden soll, so muss ausserdem die Spitzenintensität des Blitzlichtes etwa 0,020 Sekunden nach Schliessen des Stromkreises er reicht sein.
Wein Draht-Blitzlichtlainpen, in welchen ausgezogenes, reines Ahuninium von etwa 0,025 mm Durchmesser und gewöhnliche Zündmittel verwendet werden, zur Entzün dung gebracht werden, so wird die Spitzen intensität unweigerlich später als 0,020 Sekun den nach dem Schliessen des Stromkreises er reicht. Es wurde jedoch entdeckt, dass Ma terialien, die infolge ihrer Materialbeschaffen heit und der Stärke des Querschnittes, z. B.
reiner Aluminiumdraht, mit einem Durchmes ser von 2 5 bis 50 l.likrons, schwer entzünd bar sind Lund in den bisher bekannten Blitz lichtlampen keine für synchronierte Blitzlicht aufnahme ausreichende Abbrenngeschwindig- keit besitzen, mittels der Zündmischung, welche in der Blitzlichtlampe gemäss der Er findung vorhanden ist, mit einer für solche Aufnahmen genügenden Geschwindigkeit ab gebrannt werden können.
Wenn z. B. ein nur aus reinem Alumi- niiundraht von etwa 0,025 mm Durchmesser bestehendes brennbares Material in Blitzlicht lampen mittels eines Zündgemisches, wie es in der Blitzlichtlampe gemäss vorliegender Er findung vorhanden ist, entzündet wird, ent steht ein Blitzlicht, dessen Spitzenintensität etwa 0,020 Sekunden nach dem Schliessen des Stromkreises erreicht wird.
Die in der Blitzlichtlampe gemäss der Er findung verwendete Zündmischung besteht aus Metallpulvern, die bezüglich der Teilchen grösse und Materialeigenschaften derart aus gewählt sind, dass sie verschiedene Zündtem- peratur und Wärmekapazität haben, wobei das Pulver mit der höheren Zündtemperatur die grössere Wärmekapazität besitzt, so dass das Oxydationsmittel und das Pulver mit der niedrigeren Zündtemperatur die Entzündung des Zündgemisches explosivartig bewirken, derart, dass die brennenden Teilchen des Pul vers mit der grösseren Wärmekapazität heftig durch den Innenraum des Kolbens geschleu dert werden,
und genügend Hitze mit sich führen, um die Verbrennung des brennbaren Materials an auseinanderliegenden Punkten im Innern der Hülle in Gang zu bringen.
Nachfolgend ist eine beispielsweise Aus- führungsform der erfindungsgemässen Blitz lichtlampe an Hand der beiliegenden Zeich nung beschrieben.
Fig. 1 ist ein Aufriss einer Blitzlichtlampe. Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der mittels der in Fig. 1 gezeigten Blitzlicht lampe erzeugten Lichtkurve, wobei die Ab szisse die Zeit in Millisekunden. und die Or dinate die Lichtintensität in Millionen Lumen darstellen.
Die in Fig. 1 gezeigte Blitzlichtlampe weist einen durchsichtigen Glaskolben 10 auf, der eine lose Füllung aus brennbarem Material 11 enthält, welches in der Hauptsache aus prak tisch reinem ausgezogenem Aluminiumdraht oder -band von einem Querschnitt besteht, der gleich dem Querschnitt: eines Drahtes mit. dem Durchmesser von etwa 0,025 mm ist. Dieser Aluminiumdraht kann entweder mit tels gewöhnlicher Walzkaliberziehverfahren oder mittels des im oben erwähnten amerika nischen Patent Nr. 2215477 beschriebenen Spe zialziehverfahrens hergestellt werden.
Gemäss diesem Verfahren wird das Aluminium zu der gewünschten Stärke im Innern eines Kupfer mantels ausgezogen und das Kupfer hierauf weggelöst, wobei der blanke Aluminiumdraht. zurückbleibt. Der Kolben 10 enthält ferner eine Füllung aus Sauerstoff oder aus einem Sauerstoff enthaltenden Gas von geeignetem Druck, welcher je nach der Art der Füllung, der Grösse des Kolbens und der Menge und der Art des darin eingeschlossenen brenn baren Materials schwankt.
Für gegenwärtig gebräuchliche Kolbengrösse und bei Verwen dung von Sauerstoff als Gas und von reinem Aluminium als brennbares Material kann der Druck der Gasfüllung bis zu 500 mm<B>11.1 --</B> betragen. Innerhalb des brennbaren Materials 11 befindet sich ein feiner Faden 12, dessen Enden mit den Zuleitungsdrähten 13 verbun den sind, die durch einen Quetschfuss 14- hin durch bis zu einem Sockel 15 gehen. Eine Isolierscheibe 16 aus Asbest ist am Quetsch- fuss befestigt, um das Basisende der Lampe gegen die Verbrennungshitze zu schützen.
Der Faden 12 ist in einem Kügelchen 17 aus Zündsubstanz eingebettet, um so als Zünd- ; vorrichtung für die Lampe zu wirken. Die Zündsubstanz wird in Form einer aus Metall pulvern, einem Bindemittel und einem Oxv7- dationsmittel zusammengesetzten Paste auf den Faden 12 aufgetragen.
Die Zündsubstanz 17 enthält ein Metallpulver, welches aus einem Cemisch von Zirkonmetallpulvern verschie dener Korngrösse besteht, von denen das eine eine Korngrösse der Feinheit entsprechend einem Sieb von etwa 0,044 mm lichter Ma schenweite oder feiner und eine verhältnis mässig hohe Entzündungstemperatur (zwi schen<B>170</B> und 190 C) besitzt, während das andere beträchtlich feiner als das erstge nannte Zirkonpulver ist und, wie anzunehmen ist, aus diesem Grunde eine tiefere Entzün dungstemperatur (etwa zwischen 120 und 150 C) aufweist.
Chemisch reines Kalium perchlorat-Kristallpulver, welches eine unge fähre Korngrösse entsprechend einer lichten Maschenweite von 0,044 mm oder weniger aufweist, wird als Oxydationsmittel verwen det. Um die Bildung von grösseren, innern 1lohlräurnen im Zündkügelchen im Verlauf des Trocknens desselben zu verhindern, wird ein langsam trocknendes, nicht gummiartiges Bindemittel, wie z. B. Leim, verwendet.
Das 31aterial für das obgenannte Zündkügelchen ist vorzugsweise ungefähr wie folgt zusam mengesetzt 1prozentiges Lehnwasser 5 em' Kaliumperchloratpulver 4 g Zirkonmetallpulver mit, einer Entzün dungstemperatur von etwa 170 bis 190 C 2,6 g Zirkontnetallpulver mit einer Entzün- dungstemperatur von etwa.
120 bis 150 C 2,6 Das Zündkügelchengemisch wird wie folgt hergestellt: 4 g kristallisiertes Kaliurnchlorat werden zuerst gemahlen, bis eine einem Sieb mit einer lichten Maschenöffnung von 0,044znm oder eine noch grössere Feinheit erreicht ist und hierauf in 5 em3 des lprozentigen Leimwassers eingetragen, wonach das Kalium chlorat gründlieh eingerührt wird.
Dann werden 2,6 g Zirkonmetallpulver mit einer Entzündungstemperatur von 170 bis 190 C und hierauf 2,6 g Zirkonmetallpulver, dessen Entzündungstemperatur etwa 120 bis l50 C beträgt, zugesetzt und gründlich eingerührt. Um ein homogenes Gemisch zu erhalten und dasselbe zu verdünnen, wird eine zusätzliche Menge Wasser zugesetzt, welche bewirkt, dass das Kaliumperchloratpulver vollständiger ge löst wird. Das überschüssige Wasser wird hierauf zum Verdampfen gebracht, indem das Gemisch mit einem Luftstrahl behandelt wird, bis die richtige Konsistenz erreicht ist. Der Faden 12 und die damit verbundenen.
Zulei tungsdrähte 13 werden dann in das genannte Gemisch eingetaucht, um. die Bildung eines den Faden 12 und die angrenzenden Teile der Zuleitungsdrähte einschliessenden Kügelchens zu bewirken. Es hat sich gezeigt, dass durch zweimaliges Eintauchen ein Kügelchen der richtigen Grösse gebildet werden kann. Nach dem das Kügelchen getrocknet worden ist, wird es mit einer schützenden Schicht ver sehen, um die mechanische Festigkeit des Kü gelchens zu erhöhen und um dasselbe gegen vorzeitige Entzündung während der Prüfung der fertigen Blitzlichtlampe zu schützen. Die genannte Schutzschicht kann entweder aus Zelluloseazetat oder aus einer 4prozentigen Nitrozelluloselösung bestehen.
Eine geeignete Menge Kaliumperehlorat oder eines andern ähnlichen Oxydationsmittels kann dem Mate rial des Schutzbelages zugefügt werden, um die Verbrennung desselben zu erleichtern.
Gewünsehtenfalls kann an Stelle von Leim eine aus etwa 8 g Zelluloseazetat, 100 cm' Azeton und 100 cm-' ;@thyllactat zusammen gesetzte 4prozentige Zelluloseazetatlösung als Bindemittel verwendet werden.
In diesem Fall ist die bevorzugte Zusammensetzung des Ma terials für das Zündkügelchen ungefähr die folgende: 4prozentiges Zelluloseazetat 5 ein' Kaliumperchloratpulver 5 g Zirkonmetallpulver mit einer Endzün- dungstemperatur von etwa 170 bis 190 C 31/4 g Zirkonmetallpulver mit einer Endzün- dungstemperatur von etwa 120 bis 150 C 31/.1 g
Gewünschtenfalls kann ferner das Zirkon- metallpulver mit der niedrigeren Entzün dungstemperatur durch Wolframmetallpulver einer Maschenfeinheit von 0,044 mm oder noch grösseren Feinheit ersetzt werden. Die bevorzugte Zusammensetzung des Materials für das Zündkügelchen ist dann ungefähr die folgende 4prozentiges Zelluloseazetat 3 em3 Kaliumperchloratpulver (C.
P.) 5 g Zirkonmetallpulver mit einer Enzün- dungstemperatur von etwa 170 bis 190 C 2,6 g Wolframmetallpulver 4 g Das Zelluloseazetat-Bindemittel kann durch 4 cm@ einer 1prozentigen Lösung von Leim wasser ersetzt werden.
Das auf den Faden 12 aufgetragene Zünd- material bildet, nachdem es getrocknet wor den ist, ein gleichmässig poröses Kügelchen aus einem innigen Gemisch von empfind lichen Metallpulvern und Kaliumperchlorat- pulver. Infolge des langsamen und gleichmässi gen Trocknens des Bindemittels schrumpft das Kügelchen 17 derart auf dem darin ein gebetteten Faden 12 zusammen, dass dabei keine grösseren und unerwünschten Hohlräume im Kügelchen gebildet werden.
Der Faden ist auf diese Weise vollständig eingebettet, und dessen gesamte Oberfläche ist mit der erhärteten Zündsubstanz 17 bedeckt. Alle aus dem oben beschriebenen Gemisch hergestellten Kügelchen weisen deshalb eine gleichmässige Struktur auf, so dass die Zündungsgeschwin- digkeit aller Kügelchen gleichmässig ist.
Mit solchen gleichmässig wirkenden Zündkügel- ehen ausgestattete Blitzliclrtlampen funktio nieren hinsichtlich der Blitzlichterzeugung gleichmässiger, wodurch die Synchronisienrng eines Kameraverschlusses mit der Liehtspitzen- intensität erleichtert wird.
Die Gleichmässig keit der Zündwirkung des Zündkügelchens wird weiterhin durch die Verwendung des wasserlöslichen Kaliumperehlorates als Oxy dationsmittel gefördert, da dieses im Wasser des Zündkügelchengemisches leicht in Lösung geht und seine gleichmässige Verteilung im Gemisch gewährleistet wird.
Das im beschriebenen Zündgemisch ver wendete Kaliumperchlorat liefert für die Un terhaltung der Verbrennung der empfind lichen Metallpulver einen äusserst reichlichen Sauerstoffzustrom. Infolgedessen entzündet sich das Zündkügelchen, verglichen mit den gewöhnlichen, bis jetzt verwendeten Zünd- gemischen, sehr schnell.
Die brennenden Teil ehen des Zündmaterials werden mit unge heurer Geschwindigkeit vom Faden 12 weg geschleudert und rasch im Kolben verteilt, wo bei bewirkt wird, dass der feine Aluminium draht sich mit grosser Geschwindigkeit ent zündet, und zwar mit viel grösserer Geschwin digkeit, als dies bei Verwendung der bekann ten Zündgemische der Fall ist.
Infolgedessen wird es bei Verwendung des beschriebenen Zündkügelchens möglich, gezogenen reinen Aluminiumdraht als einziges brennbares Ma terial in Blitzlichtlampen zu verwenden. Ge zogener reiner Aluminiumdraht einer Stärke, die einem Durchmesser von 0,025-0,027 mm oder etwas mehr entspricht, kann deshalb mit Erfolg in Blitzlichtlampen verwendet werden, um bei Zündung mittels des beschrie benen Zündkügelchens ein Blitzlicht von hin reichender Intensität für Zwecke der Blitz lichtphotographie zu erzeugen.
Ausserdem ge nügen die mittels dieser Blitzlichtlampen er zeugten Blitzlichter den heutigen Anforderun gen der Blitzlichtphotographie mit befriedi gender Synchronisierung, das heisst, dass diese Blitzlichter durch eine während längerer Zeit andauernde, verhältnismässig hohe Intensität, die ihren Spitzenwert regelmässig etwa 0,020 Sekunden nach dem Schliessen des Stromkrei- ses erreicht, gekennzeichnet sind.
Die Kurve der graphischen Darstellung nach Fig.2 ist die Zeit/Lichtintensitätskurve der nachfolgend beschriebenen Blitzlichtlampe. Diese Lampe bestellt aus einem Handelsübli chen, birnenförmigen Kolben, dessen Durch messer etwa 17,6 min beträgt und der m.it etwa 10 mg 0,025 mm dickem, mittels des I(aliberziehverfahrens ausgezogenem,
reinem Aluininiumdralit und mit Sauerstoff eines Druckes voll 100 inm Ilg gefüllt ist und der einen in einem Kügelchen aus Zündmaterial der obgenannten. Zusammensetzung eingebet teten 0,
01\ nim dicken Wolfrainfaden entliiilt. Diese Lampe erzeugt ein Blitzlicht eines Total effektes voll etwa 22 100 Lumensehinden und einer Spitzenintensität von etwa 1000 000 Lu- inen. Aus der graphischen Darstellung ist er sichtlich, dass die Zeit/Lichtilitensitätskurve nielii# oder weniger abgeflacht ist und bei etwa 20 Millisekunden, vorn Zeitpunkt des Schliessens des Stromkreises an gerechnet, ein llaxiinum aufweist.
Infolgedessen weist das von der Lampe erzeugte Blitzlicht sowohl be züglich der verlängerten Zünddauer als auch bezüglich des Zündzeitpunktes die gewünsch ten Charakteristika auf, die für eine befrie digende Synchronisierung bei der Blitzlicht photographie verlangt werden.
Wenn Blitzlichtlampen zur Entzündung gebracht werden, so setzen sich die entwickel ten Verbrennungsprodukte in der Hauptsache an der Innenfläche des Lampenkolbens ab. Wenn diese Verbrennungsprodukte schwarz oder sonstwie dunkel gefärbt sind, kann na türlich der Fall eintreten, dass eine solche Ablagerung einen Teil des im Innern der Lampe erzeugten aktirischen Lichtes daran hindert, aus dem Kolben auszustrahlen. In der beschriebenen Blitzlichtlampe jedoch, die mit praktisch reinem Aluminiumdraht als brennbarem Material und dem obergenannten, verbesserten Zündgemisch ausgestattet ist, sind die Verbrennungsprodukte praktisch weiss.
Infolgedessen bestellt nur eine geringe oder praktisch keine Gefahr, dass die Ablage rung auf der Kolbenoberfläche einen Teil des bei der Verbrennung des Materials im In nern des Kolbens erzeugten Lichtes abschirmt oder absorbiert. So kann praktisch die Ge- samtmexige des im Innern des Kolbens er zeugten aktirischen Lichtes aus dein Kolben austreten, so dass das verfügbare aktinisehe Licht maximal ausgenützt werden kann.