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发表于 2011-4-29 10:27:16
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应用背景： 绿色家电是当今家电产业的发展趋势之一。所谓绿色家电是指家电的生产和消费能够降低对生态环境的破坏，减少资源浪费。白炽灯由于具有耗电量大，耐久性低，使用寿命短等缺点，已经不符合这种家电的发展趋势。Philips公司开发的小型荧光灯（CFL：Compact Fluorescent Lamp）是白炽灯良好的替代产品。它具有省电，使用寿命长，易回收再利用和环保的优点。 * f* R/ T2 X) t. d; K* r
$ u9 h" Q& _/ |- Y" ~. ~0 X( R( z) D- S4 J$ K0 P: G
) f* u q, n- u% D7 g. u
有何经济效益和社会效益：光灯具有省电，节能的优点，有很高的经济效益和社会效益。1997年的一份调查显示：1994年全年共销售了20亿只Philips小型荧光灯，并且以每年15-20%的速率稳步增长。这些荧光灯至少10倍寿命于相同功能的白炽灯。也就是说，相当于200亿只白炽灯。而且，一只18W的Philips小型荧光灯相当于75W的白炽灯，节省了3/4强的电能。可以算出，一只荧光灯可以节约约200升用于发电的石油。 \) X9 m' S( Q8 L" [: q
, f- l( l) s; Q5 q9 N
问题描述：荧光灯的发光原理是，荧光灯管里充满了水银蒸气，灯管内壁涂有荧光剂，水银蒸气受高压电激发使电子跳脱出来，部分电子撞击荧光剂后发出白光。长期使用的情况下，荧光灯往往亮度变弱。这是由于真空玻璃管吸收水银蒸气，造成管中的水银蒸气不断减少。这不仅削弱了荧光灯的亮度，而且缩短了荧光灯的寿命。由此可见，如果管内水银蒸气量过少，会降低荧光灯工作的可靠性，使产品在市场上缺乏竞争力。由于对真空玻璃管的水银吸收率缺乏真实的统计数据，以及不精确的制造技术，传统的荧光灯往往填充过量的水银蒸气，造成了物质上的浪费。如果荧光灯管破损，大量的水银蒸气释放出来，对环境和人体的损害是非常大的。但是，降低管内的水银蒸气量会增加电能的耗费。因为为了保证亮度，需要增加能量以激发出更多的电子。
( K/ @, O: E6 l" \6 k
; Z+ b3 Y ~/ I! }1 n系统存在的技术矛盾有：为了保证荧光灯亮度的稳定性，就不得不增加水银蒸气的量；减少水银蒸气的量，有利于环境保护，但降低了荧光灯工作的可靠性；减少水银蒸气的量，有利于环境保护，但增加了能量的耗费。
8 J, a& p: z4 f/ q- I' \5 C7 V' m8 P" d0 L# X6 j8 L- v6 o
系统存在的物理矛盾有：对水银蒸气的量同时具有多和少的要求。 & u0 E+ k/ F0 f+ F+ _( T/ ? ^0 G
# h* m8 l7 g" B; F3 E$ `( Q4 j7 c解决思路和关键步骤：
. b2 o3 ~, Y) ^( x6 }) Z! G) {) @5 U9 T E9 _
本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析，解决问题。 ) X y2 s% h" k; Y" P
% M2 R8 c: S9 D使系统性能提高的技术特性是：
* p e& W1 @. P- m6 B# g
" z+ |2 g- V4 U/ P$ b2 r' ^% i1.物质的量 7 G( u3 C1 n* Q6 A: m: }6 p
) A: A, B$ i: T# l$ n- `
2.作用于物体的坏的因素
7 T S/ e; l1 n& \& W5 s4 C I* ?! l( u1 ]+ M
使系统性能降低的技术特性是：
) ]8 l; c, \) ?$ q+ ^+ i& a
% G! ]( M6 B6 Y4 f+ M1. 可靠性 e) I! _- r; f$ ^1 i
$ L9 D4 @& s/ C2 ]5 G2. 能量的浪费 ' _9 p& l1 d/ o" `
6 h& }4 q1 n5 \8 q+ o0 f3. 静止物体使用的能量
5 ]7 |+ [5 B9 D) P) |' S
3 L" D. h( [% t" l. p# u; @$ o这样，得到三组技术矛盾：
6 k: s& ~( M4 m8 k5 D1 J$ D0 q4 o' g! o# O5 \5 P
1. 减少水银蒸气的量（物质的量），但荧光灯工作的可靠性降低（可靠性）。
: i0 r' L- A, @- E- r; S+ j1 L5 N* ^! @3 Y5 b
2. 减少水银蒸气的量（物质的量），但需要耗费更多的电能（能量的浪费）。 0 b" [9 f, \, K: q$ t) M
$ h7 p8 g: H D7 @4 V2 b
3. 有利于环境保护（作用于物体的坏的因素），但荧光灯使用的能量增加了（静止物体使用的能量）。
& o+ N& D* A; y, c/ ]6 R7 Q6 |9 z( c1 q- u2 j$ c$ E
对这三组技术矛盾分别运用技术矛盾解决矩阵的方法，得到3个创新原理提示以开拓思路： & Q0 }! n: N4 O5 K4 K2 X+ x
. b- Z" v- Y# J6 D- m6 x- Z& H7 z
1. 减少水银蒸气的量（物质的量），但荧光灯工作的可靠性降低（可靠性）。 " A, B4 A3 _# ]: q$ u) |& C- b; K9 {; ^
2 l6 H; c2 d+ D J
由技术矛盾矩阵[物质的量/可靠性]得到28#创新原理提示：机械系统的替代 6 |( [8 q: r A
- h+ N+ \1 }/ V. K: L( h
2. 减少水银蒸气的量（物质的量），但需要耗费更多的电能（能量的浪费）。 % y% C" d7 u5 A
5 w8 j w) W. }9 X4 D% h
由技术矛盾矩阵[物质的量/能量的浪费]得到7#创新原理提示：嵌套 * }9 g9 Z l- H
% P' v. k5 n5 D" C0 b
3. 有利于环境保护（作用于物体的坏的因素），但荧光灯使用的能量增加了（静止物体使用的能量） 7 v, U8 n/ @! m! R6 Y* ?
! e! x& i" e6 v _0 }# T0 A6 t0 c
由技术矛盾矩阵[作用于物体的坏的因素/静止物体使用的能量]得到37#创新原理提示：热膨胀 - E% \& ]/ C2 B' P0 k& ]7 J
) j9 S+ V1 B5 _最终结果：在创新过程中应用了7#，28#和37#创新原理。 : E1 F1 Q: G6 Y4 g& H
' b0 U) M! F! ^( J; G9 D4 G+ R
A 应用7#创新原理 ! s4 Z# Q! d: J6 l$ ^( n
' G8 G: g& }3 Y# Z3 H' V解决方案：在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。
' o3 Q+ r3 i3 A" f; g& m+ X+ P6 ^+ g# i! ^8 p6 x$ u, h
B应用28#创新原理
' o: J3 J9 U, W1 c: H: z$ m& s( S. e; D( P0 c: i$ m4 I
解决方案：用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。
! V! B& N( a" l+ B% X5 w: |8 e; x7 A( |+ Q) O5 [6 B7 X. W1 ]
C应用37#创新原理 2 F; A/ q8 s9 R) `8 b+ a
8 Q& X9 _8 L: S8 s解决方案：利用金属线和玻璃囊的热膨胀系数的不同释放水银蒸气。 0 H: P0 C1 a" t0 d
8 T8 A: j+ t; {5 P* r
/ O6 R; ]5 T) _- O1 @7 C7 e6 K/ G
" k. b; v9 M+ y- j- m) g结论 4 ]; S3 S* H/ z; f. q% w$ }
+ M+ F1 I% \+ I6 i- G3 o- s
经过计算满足性能要求的最小剂量的水银蒸气被密封在玻璃囊中。在玻璃囊的内壁上嵌着金属线圈。该玻璃囊被内嵌在真空管的一端。荧光灯被制造出来后，通过一个高频的电磁场来加热玻璃囊。由于玻璃囊和金属线圈的热膨胀系数不一样，使得金属线圈能够切断玻璃囊，释放出水银蒸气。同一般的荧光管相比，用这种新的制造技术，至少可以减少75%的水银含量，减少了对环境的污染。
% S* {% [0 C; {7 w , y$ c# M+ v( g0 D; i2 V
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发表于 2011-4-25 09:32:00
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