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紫外LED为何还没大规模产业化?

来源:中之光电          发布日期2017-08-18    点击:

今年,在LED产业发展增速趋缓的形势下,越来越多与LED或照明相关的新技术引起业界人士关注。石墨烯、量子点、可见光通信……还有紫外LED。百度一下“紫外LED”,可以找到152,000个相关结果,在一定程度上表明它受到了一定的关注。不过,不可否认的是,这个应用形式可以涉及到照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等诸多领域的技术,目前在国内,给多数人的印象是还局限于传统的照明、医疗和杀菌领域,并且缺乏产业化应用。不过,这些都只是模糊的印象,口说无凭。而要看一项技术真正的发展情况,以及企业是如何布局的,专利分析最有话语权。

  根据波长划分,紫外发光二极管被分成UV-ALED(320-410nm波长),UV-BLED(275-320nm)和UV-CLED(200-275nm)。UV-ALED主要用在干燥和固化,UV-B用于生物传感,UV-C用于杀菌和净化。

  由于其一系列广泛的应用,具有巨大的市场前景,近年来成为半导体照明行业关注的热点,国内外已有不少照明企业进入该领域,如鸿利光电在5月份刚刚公布了其利用深紫外(UVC)LED有效抑制静态水中细菌的滋生的解决方案。

  在华专利布局三阶段

  笔者以“紫外发光二极管or紫外LEDorUVLED”为关键词在中文专利数据库中对涉及紫外LED的在华专利申请进行了检索,加起来共检索到5342件发明和实用新型专利申请,检索日期截至2015年6月。由于专利申请公开滞后的原因,2014年至2015年的专利申请量为不完全统计。

  涉及紫外LED的申请主要包括两大类,一类申请涉及紫外LED芯片,包括芯片的制备及封装;一类涉及紫外LED的各种应用形式申请。

 

  经过检索发现,专利申请数量逐年增加,紫外LED在华专利申请发展趋势可大致分为3个阶段。第一阶段为1996-2000年,此阶段专利申请量不多,每年专利申请量不超过10件,第二阶段为2000-2008年,开始增长,速度相对较慢,第三阶段2008年至今,以每年上百件的速度增加,一直保持高速增长的趋势。

  所有申请以大类统计,H01L电器元件类居多,其次为F21照明类,应用形式的申请以材料消毒、水处理、货币检验、动物诱捕和空气净化等紫外光的传统应用领域居多。

  前20的申请人中,以国内高校和科研院所居多,其中中科院半导体研究所和北大关于紫外LED芯片及其封装的申请居多,而苏州大学、浙江大学、中科院长春光机所、四川大学等主要以紫外LED用荧光粉申请为主,复旦申请涉及面比较广,芯片、封装、荧光粉及应用都有所涉及。前20的申请人中,企业较少,主要以日本和台湾企业为主,台湾企业主要是富士康旗下的展晶科技和荣创能源,其专利申请主要涉及芯片封装及消毒应用,国内进入企业仅有青岛杰生电器,其专利申请涉及到紫外芯片的封装及应用,主要以紫外消毒应用装置的开发为主,如饮用水灭菌器,牙刷消毒器等。

在华专利申请三特点

  从上面的统计数据和分析可以看出,涉及紫外LED的在华专利申请呈现以下特点:

  紫外LED封装和应用逐步成为专利布局主流趋势从专利申请量的年度发展趋势看,紫外LED的专利申请是伴随着紫外LED技术发展的脚步而前进的。紫外消毒杀菌一直以来在医疗、空气水净化领域有应用,但是由于传统的紫外光源存在汞污染及尺寸较大,难以装配等问题,关于紫外光源的应用在2000年前并不多,2000年后,LED技术开始发展,但是由于成本比较高,因此关于紫外LED的申请开始增加,但相对较慢;2008年后随着紫外LED技术的发展,成本的下降,尤其是在紫外LED封装方面的改善,关于紫外LED的应用也为人们重视,随着开发是深入,应用越来越广泛,专利申请量也快速增加。

  围绕传统应用布局专利,高端领域研究较少从专利申请的技术分布看,近年来,以对紫外LED芯片、封装技术的研发,逐渐转向各种应用形式及其制备方法的申请。紫外LED的应用形式涉及到照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域。目前国内的应用申请还主要在照明、杀菌、医疗领域及油墨印刷领域,而对于生化检测、高密度信息存储和保密通讯领域研究较少,鲜见申请。

  技术集中在研究院,缺乏产业化应用从专利申请人的类型和国别分布看,申请人以国内科研院所为主,涉及了芯片、封装和各种应用形式。国外其台湾企业对芯片及封装、应用都涉及,而且近年来逐步注重应用形式的申请。中国企业在紫外LED方面的专利申请起步较晚却增长迅速,主要涉及各种应用形式申请,而对紫外LED芯片及其封装的申请不多,主要有青岛德生电器,其它照明企业虽然也有相关申请,但主要是紫外LED在杀菌消毒方面的应用形式申请。

 

  拙见:下一步焦点是产业化

  关于紫外LED的应用方面,国外企业走的比较领先,涉及领域较广泛,但是国内企业目前还主要是局限于传统的照明、医疗和杀菌领域。国内的高校及科研院所对紫外LED应用研究较少,同时由于紫外LED封装寿命及效率提高问题,目前还没有最优的方案,依旧是国内外申请的一个热点,鉴于此,笔者认为,国内科研院所在继续开展对紫外LED芯片、封装等研究工作的同时,还应该进一步加强与企业的合作,开发紫外LED的应用,拓宽应用领域;同时将专利技术转化为生产力,提高研究成果产业化水平。

  紫外LED的市场是广阔的,前景也是诱人的,但在开发技术,抢占市场前,国内各个企业也需要做好相应的知识产权工作,筑好根基。LED专利产业联盟与中科院、北京大学展开深入合作,积极推动科研机构紫外LED技术的产业化转移,并可以协助企业展开相关的专利布局、专利预警等服务。

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