TRIZ改进荧光灯

荧光灯的改进

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。

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。  

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。  

解决思路和关键步骤：

本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析，解决问题。  

使系统性能提高的技术特性是：

 1.物质的量  

 2.作用于物体的坏的因素  

使系统性能降低的技术特性是：

1. 可靠性  

 2. 能量的浪费  

 3. 静止物体使用的能量  

 

这样，得到三组技术矛盾：  

 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）。  

 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）。  

 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）。  

 

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：

 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）。  

 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  

 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）。  

 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  

 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）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  

最终结果：

在创新过程中应用了7#，28#和37#创新原理。

A 应用7#创新原理  

 解决方案：在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。  

 B应用28#创新原理  

 解决方案：用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。  

 C应用37#创新原理  

 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。  

结论  

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。