中國雷射照明的專利佈局情況分析

LED照明的標竿人物,被瑞典皇家 科學院譽為「二十一世紀的愛迪生」,2014年的諾貝爾物理學獎獲得者中村修二在6月25日的2016年中國·成都全球創新創業交易會上,在接受媒體採訪時表示,未來十年內雷射照明(LD)將會代替LED照明。網上有言論說雷射照明的效率是LED的上千倍,不僅能增加投射距離,提高了安全性,同時體積更小、結構更 緊湊。

這一下雷射照明火了,微信朋友圈到處都是雷射照明將在10年內代替傳統LED照明的新聞,我們先不管這個雷射照明是否真如中村修二說得那麼神,會在短短的十年內就取代LED照明。但是我們認為至少「雷射照明的效率是LED的上千倍」這一論斷是不可能成立的。因為如果效率要達到LED燈具的上千倍,意味著原來的LED燈具效率低於0.1%。在照明基礎理論領域,有個Km值叫光譜光視效能最大值,它的數值是683lm/w。這是明視覺狀態下電轉化為光的極限 值。什麼意思呢?就是任何一瓦的電功率,它要轉化為可見光的話,是不可能大於683lm的!如果雷射照明的效能要達到LED的上千倍,也就需要LED的效 能下降到0.683lm/w。

我們再簡單看下LED照明與雷射照明的區別。從激發源上看,雷射與LED光沒有太大的區別,YAG雷射在於多了一個受雷射輻射,LED是在半導體激發光後 增加了一個螢光轉換;從視覺效果上看,雷射單色性很好,LED的光譜則要廣一些,適合顯示屏、照明等;而在亮度上,LED亮度與雷射沒法相比。因為雷射的 方向性很強,是直線光,如果不經過處理亮度要比LED大很多。雷射作RGB視覺效果還不成熟,目前還只是停留在實驗室階段。

那麼問題來了,雷射照明是啥?雷射照明在中國有專利了嗎?

一、什麼是雷射照明?

雷射照明分紅外雷射照明,可見光雷射照明。

紅外雷射照明,是利用半導體材料,在空穴和電子復合的過程中電子能級的降低而釋放出光子來產生光能的,然後光子在諧振腔間產生諧振規範光子的傳播方向而形成雷射。多應用於夜視、夜間攝像頭監控照明。

可見光雷射照明,按原理分為藍光激發螢光粉實現白光照明(例如2011年寶馬概念車推出的雷射車大燈,見圖1和圖2)和紅綠藍雷射合成白色雷射,或真彩色光照明(例如青島中科光譜的雷射照明燈)。


圖1 2011年寶馬概念車推出的雷射車大燈



圖2 雷射照明應用在汽車上

二、雷射照明已經有專利了嗎?

答案當然是肯定的,早在1970年的時候,SIEMENSAG申請人已經在德國、美國、荷蘭、英國等國家佈局了專利「Laser lighting system」,例如其美國的專利公開號為:US3688281A


圖3 US3688281A摘要附圖

這是一種方法和裝置,用於檢索信息從一個全息圖設置在列和行的矩陣。不過可惜的是雷射照明一直未能被開發應用。其實歷史上雷射照明的研發一直在進行,但是相對來說顯得默默無聞,甚至有人稱,雷射照明的概念比LED照明還要早,當然這也沒法考證了。

我們再來看看雷射照明在中國佈局專利的情況。

中國的雷射照明專利佈局稍微來得比較慢,原因可能與中國傳統照明的產業情況以及中國政府政策引導有關係,最早在雷射照明領域內申請專利的是1985年由田 景華個人申請的「雷射超高功率照明燈」,專利公開號CN85102745,不過審查員以違反能量守恆原理駁回了其申請,而後將雷射應用在照明上的就是中國 科學院上海光學精密機械研究所於1993年申請的「用半導體雷射產生強照明的方法和系統」,專利公開號為CN1100187A。


圖4 CN1100187專利附圖

從2006年開始,中國開始有越來越多的個人和企業著手佈局雷射照明的相關專利,雖然數量不多(參考圖5),佔主要地位的領域還是G02B27/09、 G03B15/05,即光學元件、系統或者儀器和相機、電子閃光設備的聯合以及電子閃光單元在雷射中的應用,剩下的大部分集中在光學錄像、雷射刻錄、望遠 鏡等領域,因為在雷射照明的領域上,研究尚少,不過近幾年在雷射照明方面的專利開始增多,想在這個領域發展的可以考慮下哦。


圖5 雷射照明專利技術構成申請數量


圖6 雷射照明專利技術構成


圖7 專利技術申請公開趨勢(截止發稿前)

在未來10年,雷射照明會否取代LED照明,這個我們無從完全準確預斷。基於雷射照明體積更小、結構更緊湊、投射距離遠等特點,在某些領域可能確實會取代 LED照明,比如車燈和顯示技術領域。但在普通照明領域,創新中心的知識產權工程師對雷射照明在十年內取代LED照明表示存疑。不過我們可以肯定的是,任 何一個創新的想法都可能會是未來10年,甚至是20年,30年的行業機會發展方向,成為時代的大趨勢,值得我們對相關技術保持關注!



來源:LED產業專利聯盟

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