Patentinės kliūtys LED apšvietimo pramonėje: pagrindinės techninės sritys

Patentinės barjerai LED apšvietimePramonė: pagrindinės technikos sritys

https://www.benweilight.com/ceiling-lighting/led-downlights/recessed-led-downlight-7-40w-anti-glare-die.html

WhatsApp:+86 19972563753

El. paštas:bwzm12@benweilighting.com

Įvadas

LED apšvietimo pramonė pastaraisiais dešimtmečiais pastebimai išaugo dėl energijos vartojimo - efektyvumo, ilgaamžiškumo ir ekologiškumo. Tačiau kraštovaizdis nusėtas patentų kliūčių, kurios daro didelę įtaką pramonės plėtrai, ypač naujiems rinkos dalyviams ir besiformuojančios ekonomikos šalių įmonėms. Suprasti, kur šios kliūtys yra sutelktos, labai svarbu, kad įmonės galėtų naršyti sudėtingoje intelektinės nuosavybės aplinkoje, o politikos formuotojams – skatinti naujoves. Šiame straipsnyje bus nagrinėjamos pagrindinės technikos sritys, kuriose pirmiausia randamos patentinės kliūtys LED apšvietimo pramonėje

1. Puslaidininkių medžiagų ir lustų technologija

1.1 Epitaksinio augimo technologija

Epitaksinis augimas yra pagrindinis LED lustų gamybos procesas. Tai apima plono puslaidininkinės medžiagos sluoksnio auginimą ant tam tikros kristalinės struktūros pagrindo. Ši technologija yra labai sudėtinga ir reikalauja tiksliai kontroliuoti augimo sąlygas, tokias kaip temperatūra, dujų srautas ir slėgis

Pirmaujančios LED pramonės įmonės, tokios kaip Cree (dabar Wolfspeed), Nichia ir Samsung, turi daugybę patentų, susijusių su epitaksiniu augimu. Pavyzdžiui, Nichia patentavo unikalius galio nitrido (GaN) auginimo ant safyro substratų metodus. Šie patentai apima ne tik pagrindinius augimo būdus, bet ir augimo parametrų optimizavimą, siekiant pagerinti epitaksinio sluoksnio kokybę. Žemiau pateikta lentelė, kurioje lyginami kai kurie pagrindiniai epitaksinio augimo technologijos patentai:

​

​

Naujokai LED lustų gamybos versle susiduria su dideliais iššūkiais, nes jie turi sukurti savo unikalius epitaksinio augimo procesus, kad nepažeistų esamų patentų. Tam reikia didelių investicijų į mokslinius tyrimus ir plėtrą, todėl tai yra pagrindinė patentų kliūtis

1.2 Lustų projektavimas ir gamyba

LED lusto projektavimas ir gamyba apima vidinės lusto struktūros sukūrimą, siekiant optimizuoti šviesos emisiją, elektrinį našumą ir šilumos išsklaidymą. Šios srities patentai apima tokius aspektus kaip p - n jungties konstrukcija, elektrodų išdėstymas ir pažangių medžiagų naudojimas, siekiant pagerinti veikimą.​

Pavyzdžiui, „Philips Lumileds“ turi daugybę patentų, susijusių su lustų dizainu, kurie pagerina šviesos ištraukimo efektyvumą. Jų konstrukcijoje pagrindinis dėmesys skiriamas vidinio atspindžio mažinimui mikroschemoje, taip padidinant iš išorės skleidžiamos šviesos kiekį. Lustų gamybos srityje tokios įmonės kaip OSRAM užpatentavo specializuotus ėsdinimo ir dopingo metodus. Šie metodai naudojami norint sukurti tikslias lusto struktūras, kurios yra labai svarbios kontroliuojant elektronų ir skylių srautą ir galiausiai šviesos generavimo efektyvumą.

2. Fosforo technologija (baltiems šviesos diodams).

2.1 Fosforo sudėtis ir sintezė

Baltos spalvos šviesos diodai paprastai sukuriami derinant mėlynus šviesos diodus su fosforais, kurie dalį mėlynos šviesos paverčia kitomis spalvomis, todėl gaunama balta šviesa. Fosforų sudėtis ir sintezė yra pagrindinės sritys, kuriose egzistuoja patentų kliūtys

Nichia vėl buvo dominuojanti fosforo technologijos žaidėja. Jie turi patentus retiems - žemių - fosforams, kurie plačiai naudojami aukštos - kokybės baltuose šviesos dioduose. Šie fosforai pasižymi dideliu efektyvumu konvertuojant mėlyną šviesą ir turi puikias spalvų - atvaizdavimo savybes. Šių fosforų sintezė dažnai apima sudėtingus cheminius procesus, o Nichia patentai apima šiuos procesus išsamiai, įskaitant konkrečių pirmtakų naudojimą, reakcijos sąlygas ir gryninimo etapus.

Kitas pavyzdys – tokių įmonių kaip Intematix kūrimas naujų fosforo tipų. Jie turi patentuotus kvantiniais - taškais - pagrįstus fosforus, kurie suteikia unikalių pranašumų, pavyzdžiui, siaurus emisijos spektrus ir didelį spalvų grynumą. Kvantinių - taškinių fosforų sintezei reikalingi specializuoti nanotechnologijų metodai, o susiję patentai apsaugo šiuos naujus metodus.

2.2 Fosforo dengimas ir taikymas

Kai fosforai yra susintetinti, tai, kaip jie yra padengti LED lustu arba integruoti į LED paketą, taip pat yra patentuoti. Įmonės turi patentų metodams, užtikrinantiems vienodą fosforo dengimą, o tai labai svarbu norint užtikrinti nuoseklų šviesos srautą ir spalvų kokybę.

Pavyzdžiui, kai kurie patentai apima purškimo - dangos arba sukimo - dengimo metodų naudojimą, kad fosforas būtų tolygiai padengtas. Kiti daugiausia dėmesio skiria naujų rišamųjų medžiagų, galinčių išlaikyti fosforą vietoje, kūrimą, tuo pačiu užtikrinant efektyvų šviesos perdavimą. Šie patentai sukuria kliūtis įmonėms, norinčioms kurti savo baltos spalvos LED gaminius, nenaudodamos esamų patentuotų fosforo panaudojimo metodų.

​

3. Pakavimo technologija

3.1 Šiluminis valdymas pakuotėse

Šviesos diodai veikimo metu generuoja šilumą, o veiksmingas šilumos valdymas yra būtinas norint išlaikyti jų veikimą ir tarnavimo laiką. Pakavimo technologija atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį išsklaidant šią šilumą. Šios srities patentai apima šilumnešių - dizainą, šiluminės sąsajos medžiagų naudojimą ir bendrą pakuotės struktūrą, siekiant pagerinti šilumos perdavimą.​

Cree sukūrė pažangius pakavimo sprendimus su patentuotais šilumnešio - dizaino elementais. Jų pakuotės yra skirtos greitai perduoti šilumą nuo LED lusto, sumažinant darbinę temperatūrą ir taip sumažinant šviesos diodo degradaciją. Medžiagų su dideliu šilumos laidumu, pvz., vario - pagrindu pagamintų šilumnešių -, naudojimas taip pat dažnai yra apsaugotas patentais. Be to, egzistuoja patentai naujoviškoms šiluminės sąsajos medžiagoms, kurios pagerina ryšį tarp lusto ir šilumnešio -, taip dar labiau padidindamos šilumos išsklaidymo efektyvumą.​

3.2 Optinis dizainas pakuotėje

Šviesos diodų pakuotė taip pat turi įtakos jų optinėms savybėms. Optinio dizaino patentai apima tokius aspektus kaip lęšių, atšvaitų ir difuzorių dizainas pakuotėje, siekiant kontroliuoti šviesos paskirstymą ir pagerinti šviesos ištraukimą.

Pavyzdžiui, OSRAM turi patentų lęšių konstrukcijoms, kurios gali formuoti šviesos diodo skleidžiamą šviesos spindulį, todėl jis tinka tam tikroms reikmėms, pavyzdžiui, automobilių priekiniams žibintams ar gatvių apšvietimui. Šios lęšių konstrukcijos yra optimizuotos, kad būtų užtikrintas vienodas apšvietimas, sumažintas akinimas ir padidintas bendras LED apšvietimo sistemos efektyvumas. Panašiai reflektorių dizaino patentai yra skirti maksimaliai padidinti šviesos kiekį, nukreiptą iš pakuotės, o ne sugerti ar atspindėti atgal į LED lustą.

4. Sistemos - lygio integravimo ir valdymo technologija​

4.1 Išmaniosios apšvietimo valdymo sistemos

Didėjant išmaniojo apšvietimo tendencijai, sistemos - lygio integravimo ir valdymo technologijų patentai tapo ryškesni. Išmaniosios apšvietimo valdymo sistemos apima jutiklių, ryšio modulių ir valdymo algoritmų integravimą, kad būtų galima naudoti tokias funkcijas kaip pritemdymas, spalvų - keitimas ir nuotolinis valdymas.​

Tokios įmonės kaip „Philips Hue“ turi daugybę patentų, susijusių su išmaniuoju apšvietimo valdymu. Jų sistemos naudoja belaidžio ryšio protokolus, tokius kaip ZigBee arba Wi - Fi, kad prijungtų LED lemputes prie centrinio šakotuvo, kurį galima valdyti naudojant išmaniojo telefono programą. Susiję patentai apima ne tik ryšio protokolus, bet ir valdymo algoritmus, kurie įgalina tokias funkcijas kaip automatinis pritemdymas, pagrįstas aplinkos apšvietimo lygiu arba užimtumo jutiklis.

4.2 Energijos valdymas LED sistemose

Energijos valdymas yra dar vienas svarbus sistemos - lygio integravimo aspektas. Šios srities patentai apima galios tvarkyklių, įtampos reguliatorių ir energiją taupančių - valdymo grandinių, skirtų LED apšvietimo sistemoms, dizainą.​

Pavyzdžiui, kai kurios įmonės patentavo galios - faktoriaus - korekcijos grandines LED tvarkyklėms, kurios pagerina energijos panaudojimo efektyvumą ir sumažina harmoninius iškraipymus. Kiti turi intelektualių maitinimo - valdymo algoritmų patentus, kurie gali reguliuoti šviesos diodų maitinimo tiekimą pagal jų veikimo sąlygas, užtikrindami optimalų veikimą ir sumažindami energijos sąnaudas.​

Išvada

LED apšvietimo pramonės patentinės kliūtys sutelktos keliose pagrindinėse techninėse srityse, įskaitant puslaidininkinių medžiagų ir lustų technologiją, fosforo technologiją, pakavimo technologiją ir sistemos - lygio integravimo ir valdymo technologiją. Šios kliūtys, kurias nustato pirmaujančios pramonės - įmonės, naudodamos savo platų patentų portfelį, kelia didelių iššūkių naujiems dalyviams ir įmonėms, siekiančioms diegti naujovių LED apšvietimo srityje. Tačiau šių kliūčių supratimas taip pat gali padėti įmonėms nustatyti sritis, kuriose jos gali kurti alternatyvias, - nepažeidžiančias technologijas arba užsiimti strategine patentų - veikla, pvz., licencijavimu arba kryžminiu - licencijavimu. Politikos formuotojams šių patentų - koncentruotų sričių pripažinimas gali padėti formuoti politiką, skatinančią naujoves ir konkurenciją LED apšvietimo pramonėje.