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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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- N; d# j. r5 @% h' q
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。
c- s% X5 U3 Q3 v% G " [5 \7 B# {8 J0 Q6 ^ X
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。 * B$ f8 m. }4 m, ?* L9 S
( q: G5 ^9 ?/ [! c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。
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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。
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解决思路和关键步骤：
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& H. F* [' \$ a/ Z2 ~, h: c本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析，解决问题。
" G. b2 Y+ @3 c2 ~# G; W3 {$ H5 M" a& X0 M% X" J4 Y
使系统性能提高的技术特性是： 0 q$ \) l& ?2 s# @5 r
& {, f5 C, V! {7 ^2 E, S& x
1.物质的量 6 f5 t6 w" j r% a5 x0 L- i
0 t6 E1 f/ [. M$ D3 P2 }2.作用于物体的坏的因素 , G/ e' o) W: Q: Q @/ _0 m A
' u) R( g6 Q3 \- p. Z
使系统性能降低的技术特性是： 1 ^. J, C# G ]" E- Q) h
+ A9 t0 G8 R' i3 Z1. 可靠性
1 q, Q, J3 _% i, G
1 d, v8 L! I, n* Z0 N$ O2. 能量的浪费
- K6 O& t T5 O6 P0 L. \% g
; b r* [; J; |3. 静止物体使用的能量
3 k, p2 ^- e4 ]7 l5 @" f4 V6 x1 |4 }. }' h: {7 o
这样，得到三组技术矛盾： 9 E; I7 [5 b* F
! P4 Y. Y6 [; Y& \* m- {) 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）。 3 |! s7 K T3 X e5 g: D
1 A9 Z8 C- W; O$ b! U6 K2 j* X4 K
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）。 ! m2 N4 ~0 p( I: A* k, u8 Q6 ~
, D9 T7 p/ [, t! L3. 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）。 / z/ `6 ^- {; X3 X1 ]1 M
" q0 M V' p$ z5 i' {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：
5 n, n: w# t, R7 f+ w% k4 i" N& z; N( D
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）。 % k) v8 O4 h1 f8 x" M; z0 E& b3 v6 a
! b, K5 S0 g$ s: z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 . G+ P5 ?9 y2 b' }+ P
2 R2 c4 H) m& q+ D+ D, t- S
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）。 5 t) e/ u7 c. o: z2 ~: p( V
) M* j1 u! j5 {8 A
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 : |' i3 O- k! B7 ~$ I: {
/ X: m% E/ ~7 G% k9 d3. 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） * z5 _# v8 N# x, [ O2 D6 G6 S
$ d) S5 b6 i z3 e
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 1 e. v. Z. B- E
* I1 S9 D5 a/ ^* r$ U最终结果：在创新过程中应用了7#，28#和37#创新原理。 # O8 i2 a% _; J2 y& z" o/ E
4 P3 Z: K7 b& B1 s" ?! q& ~A 应用7#创新原理 * _! v. M, m: w5 ]) j" a7 l7 f# o
0 b( s: P. z/ o解决方案：在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。 " Q% U7 U5 R3 \
# C- ~% Q; E. r
B应用28#创新原理
6 C* r/ D4 `4 |' W, U9 B4 s% `2 D* z7 Z0 a
解决方案：用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。
; H6 b4 m; o: b/ s% D% I5 S# M
7 m; b3 x) n6 B1 y8 O7 hC应用37#创新原理
2 x1 v& r7 j' N [4 N7 p- E
9 O% y1 H/ S! ~# h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。 + d; d$ H0 C- e$ f3 W
7 `6 ?( U9 R4 c- w2 F1 O3 F
+ S) o' |1 L8 O9 C
; Z, O+ c$ x0 t( d* B4 x; n, S结论
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0 ~0 r5 J% p! i' B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。 9 M V* g2 c' V4 m2 j& y
8 O8 c. e+ H8 m- F
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发表于 2011-4-25 09:32:00
