紫外線LED為何還沒大規模產業化?

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……還有紫外線LED。搜尋「紫外線LED」,可以找到非常多的相關結果,在一定程度上顯示紫外線LED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,目前在兩岸市場,給多數人的印象是還侷限於傳統的照明、醫療和殺菌領域,並且缺乏產業化應用。不過,這些都只是模糊印象,口說無憑。而要看一項技術真正的發展情況,以及廠商是如何佈局的,專利分析是個不錯的方式。

根據波長劃分,紫外線LED主要分成UV-A LED(320-410nm波長),UV-B LED(275-320nm)和UV-C LED(200-275nm)。UV-A LED主要用在乾燥和固化,UV-B用於生物傳感,UV-C用於殺菌和淨化。

由於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產業關注的熱點,國內外已有不少照明廠商進入該領域,除了歐美日本韓廠已經有非常多的進展,中國廠商如鴻利光電在5月份剛剛公佈了其利用深紫外(UVC)LED有效抑制靜態水中細菌的滋生的解決方案,台灣也有研晶光電、晶電、弘凱光電等進行紫外線LED的產品。

在華專利佈局三階段

筆者以「紫外發光二極管or紫外線LEDorUVLED」為關鍵詞在中文專利資料庫中對符合紫外線LED的在中國市場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。由於專利申請公開滯後的原因,2014年至2015年的專利申請量為不完全統計。

涉及紫外線LED的申請主要包括兩大類,一類申請涉及紫外線LED晶片,包括晶片的製備及封裝;一類涉及紫外線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,紫外線LED在中國市場的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、動物誘捕和空氣淨化等紫外光的傳統應用領域居多。

中國市場這方面專利的前20名申請人中,以中國本土高校和科研院所居多,其中中科院半導體研究所和北大關於紫外線LED晶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線LED用螢光粉申請為主,復旦申請涉及面比較廣,晶片、封裝、螢光粉及應用都有所涉及。

前20名的申請人中,雖然廠商較少,主要以日本和台灣廠商為主,台灣廠商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晶片封裝及消毒應用,國內進入廠商僅有青島傑生電器,其專利申請涉及到紫外線LED晶片的封裝及應用,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,涉及紫外線LED的在中國市場的專利申請呈現以下特點:

紫外線LED封裝和應用逐步成為專利佈局主流趨勢從專利申請量的年度發展趨勢看,紫外線LED的專利申請是伴隨著紫外線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、空氣水淨化領域有應用,但是由於傳統的紫外光源存在汞污染及尺寸較大,難以裝配等問題,關於紫外光源的應 用在2000年前並不多,2000年後,LED技術開始發展,但是由於成本比較高,因此關於紫外線LED的申請開始增加,但相對較慢;2008年後隨著紫外線LED技術的發展,成本的下降,尤其是在紫外線LED封裝方面的改善,關於紫外線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。

圍繞傳統應用佈局專利,高端領域研究較少從專利申請的技術分佈看,近年來,以對紫外線LED晶片、封裝技術的研發,逐漸轉向各種應用形式及其製備方法的申 請。紫外線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。目前中國市場的應用申請還主要在照明、殺菌、醫療領域 及油墨印刷領域,而對於生化檢測、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佈看,申請人以中國市場的科研院所為主,涉及了晶片、封裝和各種應用形式。海外部份,台灣廠商對UV LED晶片及封裝、應用都已經多涉及,而且近年來逐步注重應用形式的申請。中國廠商在紫外線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晶片及其封裝的申請不多,主要有青島德生電器,其它照明廠商雖然也有相關申請,但主要是紫外線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

關於紫外線LED的應用方面,海外廠商走的比較領先,涉及領域較廣泛,但是中國本土廠商目前還主要是侷限於傳統的照明、醫療和殺菌領域。中國的高校及科研院所對紫外線LED應用研究較少,同時由於紫外線LED封裝壽命及效率提高問題,目前還沒有最佳化的方案,這方面的專利依舊是國際市場上申請的一個熱門選項。有鑑於此,筆者認為,中國的科研院所在繼續開展對紫外線LED晶片、封裝等研究工作的同時,還應該進一步加強與廠商的合作,開發紫外線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。

紫外線LED的市場是廣闊的,前景也是誘人的,但在開發技術,搶佔市場前,不同市場的廠商們也需要做好相應的知識產權工作,築好根基。



來源:LED市場

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