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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。 . _: s! x+ ^- h1 s5 }( ^
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, h7 P0 D, Y8 q9 y8 `4 m ! A, n: W0 b2 |( ^! C: w
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。
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9 g5 D4 g1 E, {$ f+ i4 u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。
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) t% p b/ s* `8 U0 z. t, e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。 $ a- f* O4 H9 O: Q1 Q
3 a3 A8 [" y3 j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。 5 I1 B: ]% c% r2 X0 s* I3 J8 o
% M: u* X' ?6 k+ R: W. t3 `
解决思路和关键步骤：
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本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析，解决问题。 6 y- r, S9 k) O- e4 \/ C3 v; w ^5 k
. U! J/ j) y6 [3 o& I- T; Z
使系统性能提高的技术特性是： - G; z( ^7 D: A
) @' y, r/ y' [6 Y1.物质的量 ( A" G+ L" r/ ]
4 h1 c" l L! c9 G% }* D/ `$ y2.作用于物体的坏的因素 4 |7 u4 l1 A$ [' l1 ?' a
0 r" k" c7 q1 k" p使系统性能降低的技术特性是： ) m ?6 i V2 w3 z
/ L K& ^, c" G8 Z8 i7 D+ I8 q
1. 可靠性
. r+ o8 S; U; S
3 f4 I" l& Q& `1 Y3 \+ ^2. 能量的浪费 2 b, m$ f% X. _8 C/ F0 `$ \- U
7 Q U3 l0 Z$ P" N- g3. 静止物体使用的能量 4 J9 L6 y, _% W0 V* v7 |3 l
! ?2 @+ g9 E+ r, M这样，得到三组技术矛盾： 4 W% [+ D+ S# R8 w) g0 G" O% |
0 `) q. w* W/ ^( U
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）。
4 \: }/ i" X& Q4 @9 K: v
- o s" t% w* z% j' v7 Q/ X0 e2. 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）。 6 K8 T6 l; x& O3 R7 R
, N4 H: b& A% K$ h
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）。 6 w" Z1 Z% m" \, b
" P$ q: T9 l5 x$ m, F( ^. K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： 8 G( {* I! b& `; m! {- N/ w) Z
: W$ R% I9 ]4 [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）。
) Y: o! P. a+ m4 d, U& p
$ s( x, V; D6 U5 }9 f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
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" O8 _9 `) P* |/ y2. 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）。
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9 ]: d* N/ A9 L! r' T9 w$ F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
4 G Q6 p1 l% D9 O1 N6 `$ n+ j0 c2 }* ]0 [/ w; M: r
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）
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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
4 o( a' ^1 W. x& a, i
% u6 f4 \# }2 x" q+ ], X! V最终结果：在创新过程中应用了7#，28#和37#创新原理。 ; V, S, }4 ~! {& l
6 c) j9 F$ \: u# X
A 应用7#创新原理 / u% g! N7 L. U6 B6 V
( ?$ r5 N( X/ S' q; V: Q" a! o8 D
解决方案：在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。
8 }( ] W- e* A0 b+ V! o3 t
! y9 ~ U6 ^. A& [ WB应用28#创新原理
/ n; Z# s- I* C
% ~; ?5 X8 w, E8 B6 i5 }解决方案：用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。
7 y+ j7 O# P/ u4 H5 c) b
+ B1 U( W O; L; D$ xC应用37#创新原理
# ] J+ i# c* D i# I8 A
0 z3 ]6 \ ]6 J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。
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; u. e R- I) D) ^- p1 r
$ t9 Q3 p7 ^1 { S: b, O
& H- s& ]$ \ @3 I. E; m结论 ' [/ C9 P" r( L+ u# x+ S# W+ G: m
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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。
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发表于 2011-4-25 09:32:00
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