UV LED如此热,全球核心专利都在谁手里?

2016-01-25 13:21:27 hlst002 10

    近几年,随着可见光领域的日趋成熟,研究人员把研究重点逐渐向短波长的紫外光转移,紫外光在丝网印刷、聚合物固化、环境保护、白光照明以及军事探测等领域都有重大应用价值。而紫外LED的功耗低、发光响应快、可靠性高、辐射效率高、寿命长、对环境无污染、结构紧凑等诸多优点,使其最有希望取代现有的紫外高压水银灯,成为下一代的紫外光光源。因此,它也成为了近年世界各巨头和研究机构新的研究热点之一。那么目前全球紫外LED核心专利分布情况如何?主要握在谁的手中?

  专利量:中国最多约占56%

  根据LED产业专利联盟发布的《紫外LED专利技术分析报告——外延芯片、封装器件篇》显示,从专利区域构成上来看,近200 份有关紫外LED 外延、芯片和器件封装领域的相关专利中,专利数量最多的是中国地区,约占总数的56%;其次是美国地区,台湾和日本,韩国在这一领域也具有相当的优势。而且这些专利中,世界专利的申请占到了约10%,说明对这些专利,申请人都比较重视,相当比例的申请进行了全球专利布局。

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图1专利区域构成分析

  从申请趋势上看,该报告显示,从1998 年开始,紫外LED的申请量逐年增加,目前处于高速发展阶段。这与这一领域的技术发展趋势是一致的。1998 年,一种InGaN/A1InGaN MQW 结构的紫外LED 芯片在美国Sandia 国家实验室由Mary H. Crawford 课题组研制出来。该芯片辐射峰值波长为386 nm,辐射功率大于1 mW,开启了新一代短波长紫外光领域的大门。此后众多研究者致力于此,在外延层质量、p 型掺杂、欧姆接触、光学设计等关键工艺水平方面都取得了很大的提高。2014 和2015 年申请量下降的原因,应该是由于很多申请还是处于未公开阶段。

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图2专利申请总体趋势

  申请量:中科院半导体研究所取胜

  对申请人进行分析发现,申请量最多的是中国中科院的半导体研究所,而且居于前几位的都是来自中国的申请人,国外申请量靠前的有首尔半导体、NITEK等,国内进入前列的申请人以科研机构和大学比较多,企业有青岛杰生和武汉光电技术研究院有限公司。

  说明中国在此领域也掌握了一定的核心技术,在某些领域可以和国外企业技术相当或者领先,但是中国企业在此领域的研发能力,技术实力还具有一定差距,有待提高,可以引导和鼓励产学研结合,促进中国科研院所和大学技术的向企业转移,促使企业在此领域的技术水平的提高。

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图3.主要申请人分析【备注:首尔半导体包括:Seoul Viosys CO.,LTD(首尔伟傲世有限公司);SEOUL OPTODEVICE CO. LTD(首尔OPTO仪器股份有限公司)】

  国内类型:80%以上属于发明专利

  另外,报告中显示,在国内申请的专利类型上,80%以上属于发明,说明关于紫外LED领域的专利技术含量较高,专利申请以发明为主。而且PCT申请比例也不低,占到了6%。

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图4国内专利类型分析

  国内专利法律状态:有权专利占30%

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图5内专利法律状态分析

  法律状态分析表面,国内申请有近一半(46%)处于审查期,有权专利占30%,说明该领域的技术还处于技术发展期,企业近年来的研发投入不断加大。进一步细分,对不同法律状态的专利类型进行分析,表面在有权专利中,发明居多,而且PCT专利占据了近10%的比例。

  无效申请主要是国内申请人申请的发明和实用新型申请。这也说明了国外申请人进入中国的PCT申请质量较高,申请人较为重视。

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图6内专利法律状态分析

  市场规模:2017年可达2.7亿美元

  根据法国市场研究公司Yole Développement的调研报告显示,到2017年UV LED市场规模可达2.7亿美元,超过整个紫外光源市场的1/3,五年内的复合年增长率可高达43%,从而形成和紫外汞蒸气灯分庭抗礼的局面。紫外LED已经成为目前LED行业的新蓝海,日益引起投资者的兴趣,越来越多的中国企业也进入该领域,但目前中国的UV-LED企业还没有掌握核心技术,尤其是芯片、外延和器件封装领域,在增加U V-LED的光输出方面,研发不仅限于通过改变材料内的杂质数量、晶格缺陷和位错来提高内量子效率,同时,UV-LED芯片输入功率的不断提升给封装技术提出了更为严峻的挑战。如何改善管芯及内部封装结构,增强UV-LED内部产生光子出射的几率,提高光效,解决散热问题,进行取光和热流优化设计也是UV-LED研发的重要方向。

  国内目前的封装形式同一,产品出光功率距离国外LED企业差距较大。未来LED要大规模应用,单个器件的功率必然要增大,输入功率的增大给封装技术提出了更高的挑战,必须采用新的封装形式与封装理念。