【图文】LED荧光粉及量子点全球专利分析

面临转折点,重塑LED荧光粉产业

近两年LED市场出现了一些重要的变化,LED照明应用获得了重大发展,中国LED产业也开始崛起。就LED荧光粉而言,氮化物荧光粉仍旧是高CRI(显色指数)照明和广色域显示器应用的主要红色荧光粉。尽管受到各方专利限制,但是荧光粉供应商们仍获利颇丰。

但是,现在市场上出现了一种新材料,即由GE(通用电气)公司开发的四价锰掺杂的氟硅酸钾,并且Denka(日本电气化学)、Nichia(日本日亚化学)、GE等公司已经实现了该材料的量产。这种新材料得益于其极窄的光谱带,或可挑战氮化物荧光粉在显示应用中的主导地位。

量子点技术得益于其设计灵活性(发射波长可调)以及非常窄的发射光谱带,在市场上逐渐兴起,成为显示应用十分可靠的替代选择方案。YAG(钇铝石榴石)荧光粉目前仍是白光LED应用的最佳黄色荧光粉。但是其使用却受到Nichia强大的专利保护限制。硅酸盐荧光粉是YAG荧光粉的最佳替代品,但是目前在性能上仍稍逊一筹。自2017年开始,随着YAG荧光粉关键专利开始逐个到期失效,而其价格又大幅低于替代产品,预计YAG荧光粉在2020年前将主导整个荧光粉市场,而硅酸盐荧光粉除非在性能和成本方面能够获得突破性进展,否则其市场份额将显著降低。

荧光粉专利是影响LED产业的重要力量,涉及约50家公司的70余起荧光粉专利诉讼案件,对整个LED产业产生了重大影响。整个LED产业早已为那些基础专利的失效而做好了准备。这将帮助像中国LED封装企业这样的新入局者扩张其海外市场。

同时,Everlight(亿光电子)一直在努力无效Nichia大部分基础专利,Osram(欧司朗)和Nichia则持续的通过专利诉讼加强其专利影响,BOSE联盟(2000年左右,Toyoda Gosei与奥地利Tridonic Jennersdorf公司、德国Leuchtstoffwerk Breitungen公司、Litec GbR 共同组建的 Barium Ortho-Silicate Europium联盟)则通过将其硅酸盐荧光粉专利许可给众多中国LED封装企业,不断扩大其专利许可计划。

LED应用领域的荧光粉和量子点全球专利申请趋势

截止2015年9月,全球公开发布的关于LED应用的荧光粉和量子点的授权发明专利超过了7510件。其中,第一批专利由日本公司申请(三菱、松下、日亚、东芝、日本国立材料研究所等)。2003~2007年期间,在Nichia开发了首款高亮度氮化镓蓝光LED后,该领域的专利申请数量开始急剧攀升。第二波专利申请高潮开始于2010年,专利申请主要来自AOT(台湾荣创)、三星和Stanley Electric(日本斯坦利电气),申请的专利主要集中于荧光粉的成分,其技术趋势相同,但发展较慢。中国LED荧光粉企业如Sunfor Light(四川新力)则是近期刚刚步入LED荧光粉和量子点专利舞台。

总体而言,专利申请高峰出现在2013年,从2013年开始专利申请增长趋势开始减缓。与此同时,随着大批待审专利审查通过后,全球授权专利数量应该呈现增长趋势。

这些新材料荧光粉如四价锰活化的荧光粉或量子点荧光粉还远未达到其技术成熟期,而且它们的商业化应用才刚刚开始,例如在显示器领域的应用。



OSRAM相关的专利诉讼和授权许可



关键供应商

LED应用领域的量子点技术关键专利

LED应用领域的荧光粉和量子点相关专利的申请人涉及200多位,包括:Nichia、Cree(科锐)、Osram、Philips(飞利浦)、Toyoda Gosei(日本丰田合成)、Samsung(三星)、LG以及Seoul Semiconductor(韩国首尔半导体)等。

许多重要供应商因其基础专利即将到期而面临市场挑战。为了避免新入局者参与竞争,这些领先的LED制造商将更加依赖于近期申请更多的专利,包括属于同一专利家族的那些基础专利的延续申请。

松下凭借其LED应用的波长转换器专利位列专利申请人排行榜榜首,其荧光粉成分相关专利的专利引用数位列第七。尽管松下并非LED产业的领导者,但它的LED研发活动非常活跃,包括对于新型荧光粉成分的开发。不过其LED相关专利组合则不限于荧光粉相关的发明。松下广泛的专利组合使其能够在LED产业相对自由的运营。

与松下相似,东芝也显示出在该领域较强的专利布局,尽管它在LED产业的营收表现相对平平。对于东芝近期关于退出白光LED市场的决定将如何影响其整个LED照明市场战略,我们将拭目以待。



LED应用领域的氮化物/氮氧化物荧光粉专利主要申请人分析

专利技术和知识产权策略



LED应用领域的荧光粉和量子点专利按类型分类

现有的LED应用的荧光粉和量子点专利包括:应用荧光粉或量子点技术的LED专利、荧光粉成分专利、量子点技术专利以及可远程配置的LED专利。特别提供了关于荧光粉成分(尤其是氮化物和新成分)、量子点、无镉量子点以及中国供应商的相关专利分析。

Nichia和Osram在石榴石荧光粉领域处于专利领先地位。两家公司都在1996年申请了关于YAG、TAG和多种其它石榴石荧光粉的基础专利。紧随这两家公司之后的是飞利浦和三菱。其它一些供应商则在硅酸盐/正硅酸盐荧光粉领域处于领先位置。但是,在材料分类里,关于荧光粉成分的最强专利组合则属于BOSE联盟。在氮化物/氮氧化物荧光粉领域,日本厂商处于支配地位。其它的大公司关于氮化物荧光粉也有相关专利申请,但是,主要是关于LED对氮化物荧光粉的应用,大部分专利未涉及氮化物荧光粉本身的开发。

中国最活跃的公司/院校对荧光粉成分的研究主要集中在氮化物,但也涉及新成分的研究,例如铕活化钼、钒酸盐、氯硼酸、钨酸盐以及锑酸盐。

 

来源:麦姆斯咨询

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