作为发展“绿色照明”的有效途径,LED照明可以减少单位耗电量,有效提高从电能向光能转化的效率,并减少这一过程中污染物和温室气体的排放,具有明显的节能环保效应和广泛的产品应用领域。因此,LED照明被认为是符合低碳经济发展模式、最有发展潜力的高技术产业之一。LED产业链一般可以分为外延、芯片、封装和产品应用等几个环节,其中封装技术是一项重要的技术,尤其是在我国,封装技术的发展优于其他技术分支,已有多家规模较大的封装生产企业,其研发活动也较为活跃。
本文以中国专利检索系统(CPRS)中已公开的LED封装领域相关专利文献为切入点进行专利分析,检索时间为2010年12月底。
主要研究方向分析
目前LED封装的主要形式包括传统的直插式、支架式、表面贴式封装,以及新型功率LED封装。传统的LED封装功率小、散热差、光通量低,随着LED向半导体照明方向发展,LED封装必须满足较大的耗散功率、良好的散热效果以及较高的光效率等要求。
对于半导体照明来说,研发人员可以从以下几个方面对LED封装进行深入研究:开发新型封装材料,如研发导热率高的基板,以及可代替环氧树脂的高透光率、耐热、耐UV辐射的封装树脂;开发兼顾散热性能与取光效率的封装结构;开发新的荧光粉涂敷工艺,发展荧光粉均匀的荧光板技术以及将荧光粉与封装材料混合技术;研发多芯片集成封装,采用常规芯片进行高密度组合封装的功率型LED可以获得较高发光通量等。
专利申请基本状况
如图7所示,从1985年开始,LED封装技术领域中国专利申请量逐年攀升,进入20世纪后,更是呈现直线上升的发展态势,到2007年左右,专利申请量达到了900多件,2008年的年度专利申请量与2007年基本持平。由于2009年至2010年尚有不满18个月而未被公开的专利申请,因此2009年至2010年的申请量未能全部体现在数据中。
在LED封装技术领域,截至2010年,国外在华的专利申请占中国专利申请总量的33.4%;国内申请人的专利申请占中国专利申请总量的66.6%,可见国内申请多于国外在华申请。在国内申请中,台湾地区申请人的申请量占申请总量的28%,可见台湾申请人在封装技术领域的专利活动比较活跃。
专利申请类型分析
对LED封装技术领域中国专利申请进行构成状况分析,得到如下结论:
在国外来华专利申请中,有1559件发明专利申请,占申请总量的99%以上。由于发明专利权的稳定性要高于实用新型专利,可见国外申请人期望在中国维持较长时间的专利权。另外,在发明专利申请中,通过《专利合作条约》(PCT)途径提交的专利申请有803件,占申请总量的51.2%,表明国外申请人在国际市场上也已经做出了相应的专利布局。
在国内专利申请中,发明专利申请占58%,实用新型专利申请占42%,实用新型专利申请的比重相对较大。与发明专利相比,实用新型专利的保护期限较短,可见国内申请人主要寻求在短期内受到专利保护。除此之外,实用新型专利申请不需要进行实质审查,其技术含量在整体上也不如发明专利。可见,国内申请人在专利布局上与国外相比还存在一定差距。
在国内专利申请中,PCT发明专利申请仅占0.3%,可见国内申请人在国际市场上进行专利布局的较少,在国际市场上还缺乏核心竞争力。
专利申请法律状态分析
对国外来华发明专利申请的法律状态进行分析,得到如下结果(详见图8):40%的专利申请获得了授权,视撤、驳回、终止以及放弃的专利申请仅占11.4%,另有48.6%的专利申请仍在审批中。
对国内发明专利申请的法律状态进行分析,得到如下结果(详见图9):国内发明专利申请的授权率约为28%,与国外来华发明专利申请授权率40.9%还有一定的差距。国内授权发明专利申请占已审批专利申请的比率为61%。
从上述分析可以看出,在LED封装领域中国专利申请中,国内企业和科研院所的研究较为活跃,专利申请量也较多。但是,从国内外申请中发明专利申请所占比重以及授权率来看,国内申请又处于明显劣势。
国内专利申请技术领域分析
LED封装技术领域的国内专利申请主要集中在白光技术、荧光体技术、封装工艺、散热装置和光学装置5个领域。国内专利申请量最多的技术领域是散热装置,其他几个技术分支的申请量基本接近。国内在散热装置领域具有一定的自主知识产权,并且具有相当大的生产规模,详见图10。
国内主要申请人分析
对国内LED封装技术主要专利申请人及其申请量进行分析可以看出,台湾地区在该领域的优势非常明显,尤其是富士康。此外,中国大陆的主要申请人有佛山国星、宁波安迪等几家企业,详见表1。
对国内主要专利申请人的专利申请进行技术分布分析得出,这些申请人在研究领域和专利申请方面各有侧重,如富士康申请的重点在于散热装置和光学装置,亿光电子则在光学装置和封装工艺方面有所建树,光宝科技在荧光体和白光技术方面的申请要多于其他领域,一诠精密工业则完全不涉足荧光体和白光技术,而以上几大申请人均为台湾企业。
对于中国大陆申请人来说,以佛山国星和宁波安迪为代表,其中佛山国星在封装工艺领域的专利申请仅有2件,在其他方面的专利申请则相对均衡,并无明显集中点,而宁波安迪则在散热装置领域的专利申请明显多于其他领域。
在国内申请中,针对散热装置的专利申请较多,并且与产业结合较为紧密,在中国台湾、广东、福建等地具有多个大型工厂生产散热装置并具有自主知识产权,也占据了一定规模的市场。
综上所述,在LED封装领域,国内申请人已经进行专利布局,并且具有一定的产业优势。但是,国外在华申请的发明授权率较高,我国企业在该领域的发展是机遇与挑战并存。对此,笔者认为,我国相关企业还应该继续巩固产业优势,保持研发力量,将产业优势转化为知识产权优势,从而巩固我国在该领域的市场地位。