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紫外LED為何還沒大規模產業化?

來源:中之光電          發布日期2017-08-18    點擊:

今年,在LED產業發展增速趨緩的形勢下,越來越多與LED或照明相關的新技術引起業界人士關注。石墨烯、量子點、可見光通信……還有紫外LED。百度一下“紫外LED”,可以找到152,000個相關結果,在一定程度上表明它受到了一定的關注。不過,不可否認的是,這個應用形式可以涉及到照明、殺菌、醫療、印刷、生化檢測、高密度的信息儲存和保密通訊等諸多領域的技術,目前在國內,給多數人的印象是還局限于傳統的照明、醫療和殺菌領域,并且缺乏產業化應用。不過,這些都只是模糊的印象,口說無憑。而要看一項技術真正的發展情況,以及企業是如何布局的,專利分析最有話語權。

  根據波長劃分,紫外發光二極管被分成UV-ALED(320-410nm波長),UV-BLED(275-320nm)和UV-CLED(200-275nm)。UV-ALED主要用在干燥和固化,UV-B用于生物傳感,UV-C用于殺菌和凈化。

  由于其一系列廣泛的應用,具有巨大的市場前景,近年來成為半導體照明行業關注的熱點,國內外已有不少照明企業進入該領域,如鴻利光電在5月份剛剛公布了其利用深紫外(UVC)LED有效抑制靜態水中細菌的滋生的解決方案。

  在華專利布局三階段

  筆者以“紫外發光二極管or紫外LEDorUVLED”為關鍵詞在中文專利數據庫中對涉及紫外LED的在華專利申請進行了檢索,加起來共檢索到5342件發明和實用新型專利申請,檢索日期截至2015年6月。由于專利申請公開滯后的原因,2014年至2015年的專利申請量為不完全統計。

  涉及紫外LED的申請主要包括兩大類,一類申請涉及紫外LED芯片,包括芯片的制備及封裝;一類涉及紫外LED的各種應用形式申請。

 

  經過檢索發現,專利申請數量逐年增加,紫外LED在華專利申請發展趨勢可大致分為3個階段。第一階段為1996-2000年,此階段專利申請量不多,每年專利申請量不超過10件,第二階段為2000-2008年,開始增長,速度相對較慢,第三階段2008年至今,以每年上百件的速度增加,一直保持高速增長的趨勢。

  所有申請以大類統計,H01L電器元件類居多,其次為F21照明類,應用形式的申請以材料消毒、水處理、貨幣檢驗、動物誘捕和空氣凈化等紫外光的傳統應用領域居多。

  前20的申請人中,以國內高校和科研院所居多,其中中科院半導體研究所和北大關于紫外LED芯片及其封裝的申請居多,而蘇州大學、浙江大學、中科院長春光機所、四川大學等主要以紫外LED用熒光粉申請為主,復旦申請涉及面比較廣,芯片、封裝、熒光粉及應用都有所涉及。前20的申請人中,企業較少,主要以日本和臺灣企業為主,臺灣企業主要是富士康旗下的展晶科技和榮創能源,其專利申請主要涉及芯片封裝及消毒應用,國內進入企業僅有青島杰生電器,其專利申請涉及到紫外芯片的封裝及應用,主要以紫外消毒應用裝置的開發為主,如飲用水滅菌器,牙刷消毒器等。

在華專利申請三特點

  從上面的統計數據和分析可以看出,涉及紫外LED的在華專利申請呈現以下特點:

  紫外LED封裝和應用逐步成為專利布局主流趨勢從專利申請量的年度發展趨勢看,紫外LED的專利申請是伴隨著紫外LED技術發展的腳步而前進的。紫外消毒殺菌一直以來在醫療、空氣水凈化領域有應用,但是由于傳統的紫外光源存在汞污染及尺寸較大,難以裝配等問題,關于紫外光源的應用在2000年前并不多,2000年后,LED技術開始發展,但是由于成本比較高,因此關于紫外LED的申請開始增加,但相對較慢;2008年后隨著紫外LED技術的發展,成本的下降,尤其是在紫外LED封裝方面的改善,關于紫外LED的應用也為人們重視,隨著開發是深入,應用越來越廣泛,專利申請量也快速增加。

  圍繞傳統應用布局專利,高端領域研究較少從專利申請的技術分布看,近年來,以對紫外LED芯片、封裝技術的研發,逐漸轉向各種應用形式及其制備方法的申請。紫外LED的應用形式涉及到照明、殺菌、醫療、印刷、生化檢測、高密度的信息儲存和保密通訊等領域。目前國內的應用申請還主要在照明、殺菌、醫療領域及油墨印刷領域,而對于生化檢測、高密度信息存儲和保密通訊領域研究較少,鮮見申請。

  技術集中在研究院,缺乏產業化應用從專利申請人的類型和國別分布看,申請人以國內科研院所為主,涉及了芯片、封裝和各種應用形式。國外其臺灣企業對芯片及封裝、應用都涉及,而且近年來逐步注重應用形式的申請。中國企業在紫外LED方面的專利申請起步較晚卻增長迅速,主要涉及各種應用形式申請,而對紫外LED芯片及其封裝的申請不多,主要有青島德生電器,其它照明企業雖然也有相關申請,但主要是紫外LED在殺菌消毒方面的應用形式申請。

 

  拙見:下一步焦點是產業化

  關于紫外LED的應用方面,國外企業走的比較領先,涉及領域較廣泛,但是國內企業目前還主要是局限于傳統的照明、醫療和殺菌領域。國內的高校及科研院所對紫外LED應用研究較少,同時由于紫外LED封裝壽命及效率提高問題,目前還沒有最優的方案,依舊是國內外申請的一個熱點,鑒于此,筆者認為,國內科研院所在繼續開展對紫外LED芯片、封裝等研究工作的同時,還應該進一步加強與企業的合作,開發紫外LED的應用,拓寬應用領域;同時將專利技術轉化為生產力,提高研究成果產業化水平。

  紫外LED的市場是廣闊的,前景也是誘人的,但在開發技術,搶占市場前,國內各個企業也需要做好相應的知識產權工作,筑好根基。LED專利產業聯盟與中科院、北京大學展開深入合作,積極推動科研機構紫外LED技術的產業化轉移,并可以協助企業展開相關的專利布局、專利預警等服務。

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