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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。
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4 g! U8 s4 Y; C( \6 U+ K4 K* b$ q
$ A8 ~: F/ m4 L5 t& d$ e8 x0 V ' F+ P( ~& {- [2 t" H; O
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。 8 t- Y& I$ k S
2 a z. S) i7 _7 n& h _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。 , O6 n! }; ]7 O
7 S- v- u2 d: H: d+ J. a# C' s, S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。
# N' J! N# r @6 E
/ q3 I2 P( b3 \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。
6 Z$ o: L5 {& M0 Z" p) @% f9 L& O i
解决思路和关键步骤：
# |, p: t' Q3 g9 y2 t. P0 m0 ]# T6 I# l" F9 Q0 h
本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析，解决问题。 ' J3 y$ D. s# T! x8 i( E
9 F: u( |" e9 x" t4 E
使系统性能提高的技术特性是：
: G1 C5 z% }2 |) `; H/ J$ w, K0 P. X9 }( `8 S1 X* W$ h
1.物质的量 7 C7 ]% `( i7 T" L( _
3 a( H C6 G. J3 V4 J9 ^0 p2 D
2.作用于物体的坏的因素
% _( }$ b B. s- }( B
- V3 y, _! w) ]3 r: P; ]使系统性能降低的技术特性是：
3 f, m- J2 o% m3 j) {# a! f$ N, t* ^% V* I7 y# J: o) j0 j, C) p% h
1. 可靠性 . g% p$ q7 ^8 W! U/ T4 n
7 s6 {6 n% t$ {( G" y, c& H8 n2. 能量的浪费 ( z$ \2 W+ L+ u* }& y. Y
5 d- V j# B* t3 B& R% Q/ r% X% U3. 静止物体使用的能量
! n' O0 U5 b% H- u% T
$ g L! j' v1 Y( r这样，得到三组技术矛盾：
- g3 O2 M+ D: Y w9 @9 J5 _5 ?9 C( S
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）。 8 E- M% v) U5 n
1 u8 h. ]& I! H8 @
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）。 . B/ \8 _5 I/ F; \, a- L9 N2 S
6 Y! C( ?! S9 w/ _, M! _+ G9 s' 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）。
1 c2 i9 f0 ^$ r! z4 x& h! t, E) u: H; O5 l1 Q
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：
* u7 f6 B6 |9 F; v! }0 w2 M- x
5 K5 c- N# v9 z5 ]- Y1. 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）。 ; n& ?% V6 k1 a7 m+ J8 d9 x5 C7 o
& O. j2 w- _+ f$ B5 d; f& k! O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 ! V% f& U# [5 h
8 K5 H3 ?6 P1 S' g+ x9 }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）。
- ]( g: ^0 W$ ^# g" j0 A/ ]! H9 ~. u
0 b8 i/ n5 e1 N. u2 z7 U4 `) e" X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 . e* z' y; H/ F' y$ @5 V% ?
3 X. J% a- x8 K7 E& k7 g
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） , L, B6 J2 e1 M& `) P) f
7 J7 i8 ~2 v* M1 W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
+ F5 D2 o- m* C* X8 k1 p- v9 [- {/ [+ Q0 i e! ^& [
最终结果：在创新过程中应用了7#，28#和37#创新原理。
8 u3 c3 d. U# t3 I
9 \6 {7 S0 O3 w2 A4 P2 @7 `A 应用7#创新原理
8 V% W1 K; j6 j6 X$ |- `
1 y; i+ e! N) ^' v解决方案：在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。 - r; g1 W' {+ X/ a: ^6 P/ b( F
3 b5 d# c' i/ z" s9 K7 i* ~! v
B应用28#创新原理
, c9 L9 M [/ e( k* [& Y
4 _8 m* w8 N/ b9 h, x解决方案：用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。
0 j% y& U" y: n6 ?1 R/ U* H* p t4 L9 w y
C应用37#创新原理 0 v; q( _0 Z: P# n3 @3 w
! Y/ p7 i/ P, b: o! ` c2 P* m
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。
7 s& X( |2 ]+ @6 J7 `$ \2 g: ]" h% z4 n. e5 ^# F
6 p! t" o& L! B5 |7 `# H
9 T1 @8 L g* A* `1 N4 K8 R' t7 ~. b结论
* U# k' \( Q1 g, \/ B G. g1 J9 S; i4 A' R: k% \6 M% x
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。 7 z/ A0 `0 V8 R/ b0 L$ y
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发表于 2011-4-25 09:32:00
