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樓主 |
發表于 2011-4-29 10:27:16
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應用背景: 綠色家電是當今家電產業的發展趨勢之一。所謂綠色家電是指家電的生產和消費能夠降低對生態環境的破壞,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,已經不符合這種家電的發展趨勢。Philips公司開發的小型熒光燈(CFL:Compact Fluorescent Lamp)是白熾燈良好的替代產品。它具有省電,使用壽命長,易回收再利用和環保的優點。 ( E. I& V0 X5 D* ?9 i y0 D
B$ L, x, r4 m2 ?
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: I4 R& Y, H8 @2 {3 _% a8 d1 ?有何經濟效益和社會效益:光燈具有省電,節能的優點,有很高的經濟效益和社會效益。1997年的一份調查顯示: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,相當于200億只白熾燈。而且,一只18W的Philips小型熒光燈相當于75W的白熾燈,節省了3/4強的電能。可以算出,一只熒光燈可以節約約200升用于發電的石油。 / p# [( r8 u. P" g; E0 ?
1 z. N: \1 b" S問題描述:熒光燈的發光原理是,熒光燈管里充滿了水銀蒸氣,燈管內壁涂有熒光劑,水銀蒸氣受高壓電激發使電子跳脫出來,部分電子撞擊熒光劑后發出白光。長期使用的情況下,熒光燈往往亮度變弱。這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,如果管內水銀蒸氣量過少,會降低熒光燈工作的可靠性,使產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計數據,以及不精確的制造技術,傳統的熒光燈往往填充過量的水銀蒸氣,造成了物質上的浪費。如果熒光燈管破損,大量的水銀蒸氣釋放出來,對環境和人體的損害是非常大的。但是,降低管內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出更多的電子。
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0 A+ _8 b. v& K. N系統存在的技術矛盾有:為了保證熒光燈亮度的穩定性,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,有利于環境保護,但增加了能量的耗費。 / n8 G: \7 d9 J5 n2 i2 M/ Y
" U. P1 K, |- S* ^2 A7 @1 v系統存在的物理矛盾有:對水銀蒸氣的量同時具有多和少的要求。 : U) v: H% u8 @6 J& Z! E. F* P
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解決思路和關鍵步驟: 6 O" t8 @# l( O' W/ T
' G% C9 ~0 e0 y+ A! ?% M" _本例可以使用TRIZ矛盾矩陣和原理來分析,解決問題。
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使系統性能提高的技術特性是:
/ P( ^5 Q9 N/ x2 X2 ~/ ]" G: r3 z4 x6 u4 [4 A
1.物質的量
- H8 w& n" a7 b. [5 n9 {, w! _/ Z1 ^5 K, k" ]' K
2.作用于物體的壞的因素 4 m4 k+ ~& Y2 J8 \: L. k7 a. y- B! q
1 G6 }5 P' i ?: @, U使系統性能降低的技術特性是: $ P2 B* }: K6 \4 `+ v/ o/ r
4 G- C3 w, K4 K/ p' v, [+ c/ W
1. 可靠性
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T4 P1 z# Y, F) R2. 能量的浪費 : j' P. `& y* r
# y+ @# j" B+ q$ X4 c6 v% x' `
3. 靜止物體使用的能量 8 t" W/ {9 Z7 \0 ^7 f* c! f
8 P0 p2 ^" f# ]6 v5 e( Z* {4 ]
這樣,得到三組技術矛盾:
$ l5 i0 P$ v( K- |. _: X) R% a- j% p" e4 b/ s% b
1. 減少水銀蒸氣的量(物質的量),但熒光燈工作的可靠性降低(可靠性)。
3 b9 m5 X1 g% F, i9 D; t( X8 L1 D* n! ^
2. 減少水銀蒸氣的量(物質的量),但需要耗費更多的電能(能量的浪費)。 / V$ `* B% t4 H. A# i
! {$ e# i) I' U. o6 f# Y9 m3. 有利于環境保護(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)。
$ R" B* R: _* Y. D0 C8 q
9 z2 F* D) x/ V @& {0 a對這三組技術矛盾分別運用技術矛盾解決矩陣的方法,得到3個創新原理提示以開拓思路: 9 U# b; F& m& G- \
$ A/ r) e y4 g9 F1. 減少水銀蒸氣的量(物質的量),但熒光燈工作的可靠性降低(可靠性)。
: v' e% @9 u8 e, ]# m6 o& U( E4 R3 [
& h& Q) G) ^ I, ]9 U; V由技術矛盾矩陣[物質的量/可靠性]得到28#創新原理提示:機械系統的替代 0 W% m' y; l3 e3 b% c
% @$ k0 C5 j% U) S
2. 減少水銀蒸氣的量(物質的量),但需要耗費更多的電能(能量的浪費)。
; X* w2 { G+ Y% V/ x4 Y: Q7 q
3 d2 m9 N# t3 ?' [2 L; b( H+ s由技術矛盾矩陣[物質的量/能量的浪費]得到7#創新原理提示:嵌套
, Y, B' g3 l4 q: K8 G% d
4 Q4 |# ^! c3 X8 q/ k3 [* @3. 有利于環境保護(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)
; f9 t1 k( C) O a/ {, ]3 v# U7 r- i% Z
由技術矛盾矩陣[作用于物體的壞的因素/靜止物體使用的能量]得到37#創新原理提示:熱膨脹 7 |( w6 v. f4 O! m
4 C, p9 W. @4 ~2 J% Q1 Z
最終結果:在創新過程中應用了7#,28#和37#創新原理。
/ V; r8 l7 @( Z1 P. }& q( k+ u; S Q7 {7 ^% n. X2 X
A 應用7#創新原理 - N7 q P8 c$ }" B
' Q9 A% \8 a9 f6 c" J5 q1 b' ?
解決方案:在真空管的里面內嵌一個玻璃囊。 ! G. u; v0 F; H% s+ l( @" `
+ \1 \+ q( y* I, v
B應用28#創新原理
, |+ n& L2 D- f. B) J" ^
" J/ w1 l( t0 ~6 [4 s7 H# J解決方案:用高頻的電磁場來打破這個玻璃囊。 0 G5 L( O- N" y R! K
* K6 J; g9 p: h/ @
C應用37#創新原理 * Q4 x" ^# A: l
# e$ D5 x; G9 r1 g
解決方案:利用金屬線和玻璃囊的熱膨脹系數的不同釋放水銀蒸氣。
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b2 U; R: i* R" m' q% z% ]
. _& \: K) y& L8 B0 \
: [4 m9 N9 B! a2 g& q結論
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7 v/ {3 R M% |7 `4 E6 n2 G4 _經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。在玻璃囊的內壁上嵌著金屬線圈。該玻璃囊被內嵌在真空管的一端。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,至少可以減少75%的水銀含量,減少了對環境的污染。 4 A/ ?2 O5 O# r, Z$ N. U% @" j4 e$ {
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