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樓主 |
發(fā)表于 2011-4-29 10:27:16
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應(yīng)用背景： 綠色家電是當(dāng)今家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢之一。所謂綠色家電是指家電的生產(chǎn)和消費能夠降低對生態(tài)環(huán)境的破壞，減少資源浪費。白熾燈由于具有耗電量大，耐久性低，使用壽命短等缺點，已經(jīng)不符合這種家電的發(fā)展趨勢。Philips公司開發(fā)的小型熒光燈（CFL：Compact Fluorescent Lamp）是白熾燈良好的替代產(chǎn)品。它具有省電，使用壽命長，易回收再利用和環(huán)保的優(yōu)點。
3 A$ V. n* r' r* Y r9 T
+ @3 l5 v" P/ h& ?5 o9 ^1 V; \) ]. c. l( {0 [! }
7 P7 l# Y- \+ k* k3 i Q4 Q有何經(jīng)濟效益和社會效益：光燈具有省電，節(jié)能的優(yōu)點，有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。1997年的一份調(diào)查顯示：1994年全年共銷售了20億只Philips小型熒光燈，并且以每年15-20%的速率穩(wěn)步增長。這些熒光燈至少10倍壽命于相同功能的白熾燈。也就是說，相當(dāng)于200億只白熾燈。而且，一只18W的Philips小型熒光燈相當(dāng)于75W的白熾燈，節(jié)省了3/4強的電能�？梢运愠�，一只熒光燈可以節(jié)約約200升用于發(fā)電的石油。
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問題描述：熒光燈的發(fā)光原理是，熒光燈管里充滿了水銀蒸氣，燈管內(nèi)壁涂有熒光劑，水銀蒸氣受高壓電激發(fā)使電子跳脫出來，部分電子撞擊熒光劑后發(fā)出白光。長期使用的情況下，熒光燈往往亮度變?nèi)酢＿@是由于真空玻璃管吸收水銀蒸氣，造成管中的水銀蒸氣不斷減少。這不僅削弱了熒光燈的亮度，而且縮短了熒光燈的壽命。由此可見，如果管內(nèi)水銀蒸氣量過少，會降低熒光燈工作的可靠性，使產(chǎn)品在市場上缺乏競爭力。由于對真空玻璃管的水銀吸收率缺乏真實的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以及不精確的制造技術(shù)，傳統(tǒng)的熒光燈往往填充過量的水銀蒸氣，造成了物質(zhì)上的浪費。如果熒光燈管破損，大量的水銀蒸氣釋放出來，對環(huán)境和人體的損害是非常大的。但是，降低管內(nèi)的水銀蒸氣量會增加電能的耗費。因為為了保證亮度，需要增加能量以激發(fā)出更多的電子。 ) Y8 w/ b r: P
: T& }( n( R4 \% ~: D
系統(tǒng)存在的技術(shù)矛盾有：為了保證熒光燈亮度的穩(wěn)定性，就不得不增加水銀蒸氣的量；減少水銀蒸氣的量，有利于環(huán)境保護，但降低了熒光燈工作的可靠性；減少水銀蒸氣的量，有利于環(huán)境保護，但增加了能量的耗費。
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系統(tǒng)存在的物理矛盾有：對水銀蒸氣的量同時具有多和少的要求。 ! }5 m* I0 n% H1 ]& N- }5 h
6 w3 }: ?9 o, x& G; m0 {% H; i解決思路和關(guān)鍵步驟： , l6 p4 B1 T4 c& ^5 {8 V' D
" E4 U8 G5 g x! q8 i6 J本例可以使用TRIZ矛盾矩陣和原理來分析，解決問題。 1 r3 d& C, X( G9 Z$ R
" C; B) Q4 {% n, {! u7 e/ `
使系統(tǒng)性能提高的技術(shù)特性是： / G& p/ e& P$ C+ e
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1.物質(zhì)的量 4 Z5 t0 U. F4 c! G
0 v. l2 N( V. Q" u8 C Y2 O* U
2.作用于物體的壞的因素
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5 A$ Z' N* g! M7 Y1 }& C) m使系統(tǒng)性能降低的技術(shù)特性是：
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1. 可靠性 : ?1 X3 H" O2 n$ V& [
8 Q0 t1 ?( ?; f5 i: q% x) h0 f
2. 能量的浪費 7 j5 o4 O' z5 J: z) _+ O7 |
- d( L* o+ e+ ~% U/ V3. 靜止物體使用的能量
4 r- f- W' H7 ~; v' p9 ?# H& x% d" j# E% h* o7 F
這樣，得到三組技術(shù)矛盾： 9 V+ v+ E* d" o: ~* K$ o1 g3 g3 u
# [' ?; Z% k4 [8 v% K- }1. 減少水銀蒸氣的量（物質(zhì)的量），但熒光燈工作的可靠性降低（可靠性）。 - M5 D2 z0 b' h9 F, }+ [# q) |
) H) p3 d u' A0 E4 Z
2. 減少水銀蒸氣的量（物質(zhì)的量），但需要耗費更多的電能（能量的浪費）。 ) i6 Z( |9 w0 r" G
, k9 @! O+ f5 G C% e8 y& [! q3. 有利于環(huán)境保護（作用于物體的壞的因素），但熒光燈使用的能量增加了（靜止物體使用的能量）。
3 J! @; z3 p* W# [: j0 F6 v& T2 a/ D; n8 \% v! j7 _
對這三組技術(shù)矛盾分別運用技術(shù)矛盾解決矩陣的方法，得到3個創(chuàng)新原理提示以開拓思路： " ?- x3 e7 D$ p* r; J; e% ]
/ _* f& s: _7 @2 M3 q, v$ ^1. 減少水銀蒸氣的量（物質(zhì)的量），但熒光燈工作的可靠性降低（可靠性）。
2 v2 t1 ` Z0 L* f: z
! C6 C) x. v7 {) W- t* G' `由技術(shù)矛盾矩陣[物質(zhì)的量/可靠性]得到28#創(chuàng)新原理提示：機械系統(tǒng)的替代 " ~+ L1 y- u: k- o
! P4 z, u9 Q7 q- G2. 減少水銀蒸氣的量（物質(zhì)的量），但需要耗費更多的電能（能量的浪費）。
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由技術(shù)矛盾矩陣[物質(zhì)的量/能量的浪費]得到7#創(chuàng)新原理提示：嵌套 2 e9 ?' P' I% w+ J3 Y3 j
; h) k" ]* w" r% n7 ?3. 有利于環(huán)境保護（作用于物體的壞的因素），但熒光燈使用的能量增加了（靜止物體使用的能量）
4 B, p: Q& X. G0 s; P, F( M) I9 g' `5 B5 ^- ?+ A0 E9 J8 J+ k; l
由技術(shù)矛盾矩陣[作用于物體的壞的因素/靜止物體使用的能量]得到37#創(chuàng)新原理提示：熱膨脹 # M3 |( p0 s7 c0 ^0 Y& `6 B& S/ |
- S+ r/ z; O1 b! `3 Q) w9 V最終結(jié)果：在創(chuàng)新過程中應(yīng)用了7#，28#和37#創(chuàng)新原理。
H# T0 P* r4 R E' E! D1 {" Z& P {& _3 A, [
A 應(yīng)用7#創(chuàng)新原理 ) w0 T: B& [) v, T& U1 F
8 ~' K9 R( L: q0 y# [% {3 o
解決方案：在真空管的里面內(nèi)嵌一個玻璃囊。 1 w D5 P& _8 N# A
4 P4 L3 H9 ~( c" R* D- X
B應(yīng)用28#創(chuàng)新原理
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, i; H. x* ?4 j" r解決方案：用高頻的電磁場來打破這個玻璃囊。
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C應(yīng)用37#創(chuàng)新原理 2 ^& p+ W, g0 E! u. o) O4 s9 o
# I" _0 b$ r1 q g
解決方案：利用金屬線和玻璃囊的熱膨脹系數(shù)的不同釋放水銀蒸氣。
7 v1 g5 Y$ a4 w9 J8 R7 K3 X+ z! L
6 q1 |! J. a; V: U4 D * \! ^/ ~# I _9 V9 k* M- `% u8 O* ]
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結(jié)論
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經(jīng)過計算滿足性能要求的最小劑量的水銀蒸氣被密封在玻璃囊中。在玻璃囊的內(nèi)壁上嵌著金屬線圈。該玻璃囊被內(nèi)嵌在真空管的一端。熒光燈被制造出來后，通過一個高頻的電磁場來加熱玻璃囊。由于玻璃囊和金屬線圈的熱膨脹系數(shù)不一樣，使得金屬線圈能夠切斷玻璃囊，釋放出水銀蒸氣。同一般的熒光管相比，用這種新的制造技術(shù)，至少可以減少75%的水銀含量，減少了對環(huán)境的污染。
6 O) o! M- X7 g- W6 D i/ E* u 7 Z h2 U& [/ `* D% Y% k7 n3 U2 z
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發(fā)表于 2011-4-25 09:32:00
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