|
楼主 |
发表于 2011-4-29 10:27:16
|
显示全部楼层
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。 ( A" c& B( y/ {- c4 I+ N% \
9 Q( N* L% D1 U7 l" T" ?, a; `) w
3 ]# H$ ?: w+ v6 @& R
0 c& B+ R" G3 d: E$ `- p" }
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。 ) L0 c! B$ y+ U
' v3 R5 {1 I3 i" o9 {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。
# d# ~0 a$ Y+ D5 I" p+ |4 `8 {/ v' e9 c( Y' d3 N9 ]2 t8 U% ]
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。 # C1 k" t3 c; k: w D
; h) [2 u: v" a3 c) Q+ R+ {9 `# H
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。
& @& W( l& \& y* r6 e- ^6 P
! W4 A0 N# }( V5 ]# ]4 G y. P解决思路和关键步骤: 3 `/ w9 E9 M! h- v6 u0 R
1 _( t a$ a% w8 T
本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析,解决问题。
5 |/ s: x$ ]- H' Y% n
6 l8 r; D, z) K" E5 ]9 [; W使系统性能提高的技术特性是:
5 h( f9 [/ h$ u& X: i& v) B3 \: r$ t9 L8 P" y) H( f
1.物质的量 % [ Z- [8 F" v4 F* e, D
! J5 s9 E7 Y& ] F/ ]
2.作用于物体的坏的因素
" g1 T; H! s! C2 l& S H" r, I8 b4 K. p7 a8 G, o
使系统性能降低的技术特性是: : @$ ?0 E2 L8 }' l
0 S) h9 U( Z# |4 H. h$ L1. 可靠性
% F. h0 q2 i# T5 I9 u& i. q
7 N4 D9 {& Q4 r5 @2. 能量的浪费 % F0 L! H8 r8 z' |2 c5 q% X" e
8 K6 E0 _: m. O h/ p3. 静止物体使用的能量 0 B4 c/ V$ J7 M/ S. `3 U& W
1 y Y9 M, Q7 B& F) ?1 _' F& b" N, d这样,得到三组技术矛盾:
- Y G! w2 j& Y8 d6 ?% ]) ]7 c" G/ h5 e4 T2 b6 Q
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)。
7 h/ w: Z2 @1 f3 y b9 g) J; D# N5 G
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)。 / m9 \+ j, \3 g0 O" M5 m. w
) M' Z; G; p( D* {' 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)。 ) k5 W- P; m" H- ?" Z; U. y+ V
+ X; R2 @) U9 u8 d; s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: : T8 b, c- {* N( K8 T/ z
# k, A1 b J% X
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)。
6 |7 S3 l5 w! z: {( D1 l6 b2 e
. C: m3 n2 F0 |) T7 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
+ o/ {4 Y* x4 Y9 |; \
! i7 D8 P6 c, K8 R2. 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)。 5 L2 I8 M9 X; e7 Z) A
; {2 [" _6 r# P8 t8 r- l A, b
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 ! s6 N" R, @/ H
0 a5 y! e) B( t) O5 Y8 R7 C) R3. 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)
, U8 l6 G$ B% h8 _! u
# |0 a8 \- p5 Q: l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 5 ^- \$ K9 G( a0 J7 i& t
+ y0 u( H& m& T: A1 H. \) X
最终结果:在创新过程中应用了7#,28#和37#创新原理。 7 K+ `$ p8 i5 g2 F
3 Z" ~9 ~# [2 A9 L+ BA 应用7#创新原理 * S9 \* u8 Q7 q6 O+ C9 |
/ J% J' I1 n" i$ Q8 M1 H
解决方案:在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。 . e$ U3 i% T* \9 f. E1 D9 R
' z7 V! D1 [! r+ A+ e! Y
B应用28#创新原理 3 E0 ^! T3 [ {8 \# [4 Z& P2 m
}2 B- i( ^- S0 W; [; d( d解决方案:用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。
% G! \! C+ {& P |( i! C8 d! ]; x. y( f) U1 [7 {
C应用37#创新原理 # W" m+ `8 c! |% O, Q% m5 f7 m
" }! o( a5 g- l% b1 T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。
& w+ w: y( Q9 x( y0 E" \8 E: q4 Y$ b: S. h) T& N
g0 O5 D- b; m/ E3 ^" _ $ B( \. C: j! e o5 F1 d
结论 : m1 d N7 N$ i
' F9 o( U8 v) f- X: [1 t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。 8 k* P" {( q. s8 ]+ M/ ^# j2 x% E
. P$ ?; D$ y: _" g) x& { |
|