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　　摘要:本文在专利信息调查和分析的基础上,对我国LED照明产业的专利风险进行了深入地分析。指出我国LED照明企业面临的专利形势十分严峻,需要警惕LED照明产业面对的专利风险,并积极应对。中国LED照明企业任重而道远。
　　关键词:LED照明;专利技术;专利风险
　　
　　Have a Huge Responsibility to Assume, and a Long Way to Go
　　――The Analysis on Patent Risk of the LED Lighting Industry in China
　　
　　YANG Fei
　　(Ministry of Industry and Information Technology Software
　　and Integrated Circuit Promotion Center, Beijing 100038, China)
　　
　　Abstract: The paper makes a deep analysis on patent risk of LED lighting industry in China through tracing and analysis some specific patents information. It points out that the patent situation of the LED lighting industry in China is very grim. The LED lighting companies in China must guard against the risk of the LED lighting industry in China and respond it actively. The LED lighting companies in China have a huge responsibility to assume, and a long way to go.
　　Key words: LED lighting; patent technology; patent risk
　　
　　1引言
　　
　　发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是一种新型固态冷光源,诞生于20世纪40年代初,具有结构简单、体积小、重量轻、耗能少、响应速度快、抗震性能好、使用方便等特点,在光电系统中的应用极为普遍。LED照明技术发展迅速、应用领域广泛、产业带动性强,被各国公认为是继白炽灯、荧光灯之后照明产业的又一次革命,经济效益和社会意义巨大,是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一。
　　2LED照明技术和产业概述
　　
　　2.1 LED照明技术概述
　　LED的心脏是一个半导体的晶片,由两部分组成,一端是P型半导体,其中空穴占主导地位;另一端是N型半导体,其中主要是电子。P型半导体和N型半导体连接起来的时候,它们之间就形成了一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子与空穴复合,会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。
　　LED可以分为可见光LED(波长450~780nm)和不可见光LED(波长850~1550nm),见表1。在可见光LED方面,按亮度又可分为一般亮度LED和高亮度LED,其中一般亮度LED主要用GaP、GaAsP及AlGaAs等材料做成,主要发黄色和红色的光;高亮度LED主要用AlGaInP及GaInN等材料做成。在不可见光LED方面,采用红外线LED,又可分成短波长红外线LED(波长850~950nm)和长波长红外线LED(波长1300~1550nm)。前者应用范围比较广泛,除了遥控器、开关等传统应用外,还包括信息设备、无线通信及交通系统等新应用的IrDA模块;后者主要作为光通信模块、条形码读取头、CD读取头等用途[1]。
　　按照上游材料至最终应用产品划分,LED照明产业可以分为上游、中游、下游三大部分。上游产业,包括外延材料与芯片制造,属于技术和资金密集行业;中游产业,包括器件与模块封装以及下游产业,包括显示与照明应用,属于技术和劳动密集行业。
　　
　　2.2 LED照明产业现状
　　 ● 全球LED照明产业发展迅速
　　近几年,全球LED照明产业发展迅速,美国、日本、欧洲、韩国、我国台湾地区在不同领域具有较强优势,全球产值年增长率保持在20%以上,呈现出以日本、美国、德国为产业代表,中国台湾地区、韩国紧随其后,中国等电子制造基础良好的国家积极介入这样一个梯次分布状况。
　　 ● 技术不断突破,应用领域日益扩展。
　　20世纪90年代以来,LED照明技术不断突破,应用领域日益扩展。在指示、显示领域的技术基本成熟,已得到广泛应用;在中大尺寸背光源领域的技术日趋成熟,市场占有率逐步提高;在功能性照明领域的技术刚刚起步,处于试点示范阶段。此外,医疗、农业等特殊领域的半导体照明技术方兴未艾[2]。
　　 ● 我国已初步形成完整的产业链,并在下游集成应用方面具有一定优势。
　　1968年,中科院长春物理所研制开发了国内第一支LED,我国LED材料和器件正式起步,20世纪80年代形成产业,90年代已经初具规模,在90年代后期得到迅猛发展。目前,我国LED照明产业已经具备了较好的研发基础,初步形成了完整的产业链,并在下游集成应用方面具有一定优势。2008年我国半导体照明总产值近700亿元,其中芯片产值19亿元,封装产值185亿元,应用产品产值450亿元[2]。
　　 ● 我国LED照明产业整体水平仍然较低。
　　虽然我国LED照明产业发展已取得积极进展,但是产业整体水平仍然较低。目前,我国半导体照明生产企业超过3000家,其中70%集中于下游产业,且技术水平和产品质量参差不齐。国产LED外延材料、芯片以中低档为主,80%以上的功率型LED芯片、器件依赖进口。企业规模小,集中度低,产品不定型,不利于形成竞争优势和知名品牌[2]。
　　
　　3LED技术专利风险分析
　　
　　3.1 LED照明技术的核心专利被国外公司垄断
　　目前,美国、日本、欧洲、韩国、我国台湾地区已经成为全球LED照明技术和产业水平最高的国家和地区,且大部分核心专利技术掌握在以Nichia(日本)、Osram(德国)、Cree(美国)、Philips LED(荷兰)为首的少数大公司手中,这些企业在基底(substrate)材料和外延(Epitaxial Layer)材料生长、大功率芯片制造、白光LED制造等方面具有领先优势,同时在产业规模上也具有优势。
　　Nichia是其中拥有专利数量最多,对专利格局最有影响力的公司。自1993起,Nichia即建立起基底(substrate)及外延层(Epitaxial Layer)的基本专利,该专利被认为是目前运用金属有机化学气相沉积系统(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)均会采用的关键专利。在2002年以前,Nichia凭借1991年至2001年间取得的基本专利,涵盖了LED结构、外延、芯片、封装的制造全过程技术及荧光粉等相关原材料技术,在LED照明领域具有绝对垄断地位。这个时期,Nichia主要依靠构建专利壁垒及专利诉讼阻止其它厂商进入市场与其竞争,以获取高额的独占市场利益。
　　2002年后,随着Osram、Cree等公司在LED照明领域拥有的专利数不断增加,使Nichia在专利诉讼方面遭到挫败,使其不得不更改专利授权的态度,分别与上述公司达成了专利和解和授权协议。随着拥有核心专利的公司进一步增多,Nichia、Osram、Cree等专利垄断公司都更加积极地通过专利授权扩大自身在LED照明市场的影响力,并通过我国台湾地区及韩国企业的授权代工来扩大产品的市场份额。
　　图1所示是LED照明领域全球重点企业专利许可状况。
　　 从图1可以看出,目前LED照明全球重点企业主要分为三大阵营:
　　 (1) 以Nichia为核心的阵营。
　　 (2) 以Osram和Philips LED为核心的阵营
　　 (3) 以Cree为核心的阵营
　　这些专利交叉许可和授权表面上看似乎专利的共享层面在逐步增加,但受惠的只是拥有核心专利的少数大公司,他们在此起彼伏的专利斗争与授权中,结成了紧密的关系网,使新兴企业想冲破专利壁垒更加困难。
　　
　　3.2 我国LED照明企业专利技术水平与国外相比还存在很大差距
　　根据工业和信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)知识产权部近期对LED照明技术专利状况的初步调查分析结果,中国LED照明领域专利技术水平与LED照明技术较发达的日本、美国、德国等国家和地区相比,差距仍然较大,尤其是在基底技术、外延技术、芯片制造等上游产业,主要表现在如下几个方面:
　　 (1) 从专利申请量上来看,中国虽已具备一定实力,但仍有较大差距。
　　日本和美国是全球LED照明技术相关专利申请量最多的国家,两个国家的申请量之和占到了全球LED照明技术相关专利申请量的一半以上。中国在该领域的专利申请量只占2%左右。虽然自2000年以来,中国LED照明领域的专利申请量快速增长,近几年增速尤其明显,但从整体数量上看,与技术发达的国家和地区相比,仍然存在较大差距。
　　 (2) 从国际国内专利布局来看,中国LED照明企业在国内已有一定数量的专利,但几乎未在国外布局。
　　在LED照明领域的中国专利申请中,我国企业申请的专利量占到了半壁江山,专利申请量与国外企业申请的专利量相当。但在LED照明技术领域的其他国家和地区的专利申请中(如美国、日本、韩国、欧洲等),申请人大多为国外大型跨国企业,很难看到中国企业的身影。说明中国LED照明企业已经开始在国内LED照明技术专利的布局,在国内具备了一定的竞争力,但在国际市场的竞争力依然很弱。
　　 (3) 从专利申请类型来看,中国LED照明技术专利中,实用新型和外观设计专利占很大比重,专利技术含量较低。
　　在LED技术中国专利申请中,发明专利的申请量仅占总申请量的1/3左右,其余则为实用新型和外观设计专利,而又以实用新型专利申请量最多。这说明近年我国LED照明技术相关专利申请量虽然增速明显,但技术创新程度普遍比较低。
　　
　　3.3 国外公司已开始通过专利手段压制中国LED照明企业
　　 (1)全球LED照明领域专利侵权诉讼多发。
　　近几年,LED照明领域的专利纠纷不断,其波及范围之广、公开程度之高可谓前所未有。我们以美国的专利侵权诉讼为例,图2是有关美国半导体装置制造类的专利侵权诉讼的调查结果。该调查[4]以Stanford Law School(斯坦福大学法学院)所收录的美国联邦地方法院诉讼资料为基础,按照美国专利分类USP Class 438查找有关半导体制造类专利诉讼案件(US PATENT CLASS 438:SEMICON- DUCTOR DEVICE MANUFACTURING: PROCESS),自2000年1月1日至2008年12月31日,共查得美国半导体制造类专利诉讼案件134件。
　　 (2) 美国“337调查”为国内LED照明企业敲响警钟。
　　在全球LED照明领域的专利侵权诉讼中,以美国的“337调查”对中国企业的影响最大。
　　2008年2月20日,美国哥伦比亚大学退休教授Gertrude Neumark Rothschild向美国国际贸易委员会(ITC)提起申请,指控全球30家企业在美生产和对美销售的LED和激光产品侵犯其1项专利(专利号:US5252499),要求ITC对被申请人启动“337调查”,并申请普遍排除令和禁止令,我国广东和深圳共4家企业涉案。涉案产品在美国海关税号为85414020(发光二极管)、85414060(发光二极管外的其他半导体器件)。2008年3月20日美国ITC正式立案。
　　2009年2月,美国哥伦比亚大学的退休教授Dr. Gertrude Neumark Rothschild控告全球逾30家LED厂商侵权后时隔一年,Rothschild再次提出要求美国国际贸易委员会(ITC)对部分台湾及大陆LED厂商启动LED“337”专利侵权调查。
　　本次LED照明产业遭遇“337调查”只是一个开始,随着我国LED照明产业的快速发展,今后其专利问题将面临更大挑战。
　　
　　4中国LED照明企业应对策略建议
　　
　　 (1)借鉴我国台湾地区LED照明产业的发展模式,密切与我国台湾地区企业的交流与合作。
　　我国台湾企业在LED照明方面具有较强的技术实力,在国内有相当数量的专利申请,并有应对美国、日本、欧洲专利诉讼的经验。加强与我国台湾企业的技术合作,有利于应对可能存在的来自国外的专利风险。
　　 (2) 企业之间加强合作。
　　中国企业一般规模较小,技术实力不强,在国际诉讼中通常处于不利的地位。因此,中国LED照明企业应当加强合作,一方面应当加强产业链上、中、下游企业间的配合与合作,另一方面也需要同类企业之间加强合作,抱团对外,联手应对国外企业的“专利战”,避免重蹈中国DVD产业的覆辙。
　　 (3) 加强专利意识,提高专利知识水平。
　　中国LED照明企业应当学习外国大公司的先进专利管理经验,学会积极利用专利制度。遇到专利诉讼时,应当认真做好专利分析,充分准备,积极应对。
　　 (4) 引进核心专利技术,并在专利技术引进前进行专利分析和评估。
　　中国LED照明产业起步较晚,技术实力相对国外企业尚存在较大差距,通过引进国外核心技术,进行消化吸收再创新,更有利于中国LED照明产业的发展。但引进专利技术前,需要进行专利的分析与评估。通过判断待引进专利技术的有效性、地域性、从属性等,去芜存菁,为引进专利技术提供参考,并提供谈判筹码。必要时可委托专业机构进行分析和评估。
　　 (5) 建立LED照明产业专利预警机制,及时分析竞争对手,并采取相应对策。
　　掌握竞争对手及其关联公司的专利技术分布、法律状态、技术路线和研发趋势、专利投资组合优劣势、与其他企业的交叉和互补技术、专利运营策略等,跟踪竞争对手专利动态,推断竞争对手的技术和市场策略,以建立LED照明产业专利预警机制。
　　
　　5小结
　　
　　我国LED照明产业发展迅速,已初步形成完整的产业链,具备了一定的竞争实力。近几年我国专利申请量迅猛增长,但技术创新程度仍然偏低,核心技术缺乏。LED照明技术领域全球专利侵权诉讼多发,尤其是美国的“337调查”,为我国LED企业敲响了警钟。
　　随着我国LED照明产业的快速发展,今后其专利问题将面临更大挑战。正确认识我国LED照明产业面对的专利风险,加强专利保护意识和实行有效的应对策略,是我国LED照明产业一项长期而艰巨的任务。中国LED照明企业任重而道远。
　　
　　参考文献
　　[1] 国家新材料行业生产力促进中心, 国家半导体照明工程研发及产业联盟编. 中国半导体照明产业发展报告(2005). 北京:机械工业出版社, 2006
　　[2] 发改委等六部委联合发布. 半导体照明节能产业发展意见, 2009年10月
　　[3] (台湾)科技政策研究与资讯中心. LED技术授权与竞争关系(2008-2009), 2009年6月
　　[4] (台湾)科技政策研究与资讯中心. 美国专利诉讼调查(3):半导体装置制造类大炮专利, 2009年2月
　　
　　作者简介
　　杨飞,工学硕士,毕业于北京邮电大学,信号与信息系统专业。现任工业与信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)项目经理、知识产权咨询顾问,负责专利分析和咨询类项目的管理和实施。主持和参与的专利分析类项目包括:“数字音视频编解码专利服务平台”、“数字接口内容保护系统规范专利分析”、“中国数字电视地面传输标准专利分析”、“白光LED技术的专利分析――应用于照明和显示器背光领域”、“DVD知识产权分析”等。