Patenditõkked LED-valgustusesTööstus: peamised tehnikavaldkonnad
|
1. Pooljuhtmaterjalide ja kiipide tehnoloogia 2. Fosfortehnoloogia (valgete LED-ide jaoks). 3. Pakenditehnoloogia 4. Süsteemi - tasemel integratsiooni- ja juhtimistehnoloogia |
whatsapp:+86 19972563753
E-post:bwzm12@benweilighting.com
Sissejuhatus
LED-valgustite tööstus on viimastel aastakümnetel olnud märkimisväärselt kasvanud, mis on tingitud selle energiatõhususest -, pikast elueast ja keskkonnasõbralikkusest. Maastik on aga täis patenditõkkeid, mis mõjutavad oluliselt tööstuse arengut, eriti uute turuletulijate ja tärkava majandusega riikide ettevõtete jaoks. Ettevõtete jaoks on keerulises intellektuaalomandi keskkonnas navigeerimiseks ja poliitikakujundajate jaoks innovatsiooni edendamiseks oluline mõista, kuhu need tõkked on koondunud. See artikkel uurib peamisi tehnilisi valdkondi, kus LED-valgustite tööstuses leitakse peamiselt patenditõkkeid
1. Pooljuhtmaterjalide ja kiipide tehnoloogia
1.1 Epitaksiaalse kasvu tehnoloogia
Epitaksiaalne kasv on LED-kiipide valmistamise põhiprotsess. See hõlmab õhukese pooljuhtmaterjali kihi kasvatamist kindla kristallstruktuuriga substraadile. See tehnoloogia on väga keeruline ja nõuab kasvutingimuste (nt temperatuuri, gaasivoolu ja rõhu) täpset kontrolli
LED-tööstuse juhtivatel ettevõtetel, nagu Cree (nüüd Wolfspeed), Nichia ja Samsung, on arvukalt epitaksiaalse kasvuga seotud patente. Näiteks on Nichia patenteerinud unikaalsed meetodid galliumnitriidi (GaN) kasvatamiseks safiirsubstraatidel. Need patendid hõlmavad mitte ainult põhilisi kasvutehnikaid, vaid ka kasvuparameetrite optimeerimist, et parandada epitaksiaalse kihi kvaliteeti. Allpool on tabel, milles võrreldakse epitaksiaalse kasvu tehnoloogia peamisi patente
|
Ettevõte |
Patendi pealkiri |
Põhiomadused |
|
Cree |
"Meetod nitriidpooljuhtkihtide kasvatamiseks". |
Kasvukiiruse ja kihi paksuse täpne juhtimine kristallide kvaliteedi parandamiseks |
|
Nichia |
"Galliumnitriidi --põhise pooljuhi epitaksiaalne kasvumeetod" |
Uued gaasi - faasisadestamise tehnikad parema ühtluse tagamiseks |
|
Samsung |
"Epitaksiaalne kasvuprotsess suure tõhususega - LED-kiipide jaoks" |
Uute lisandite lisamine kasvu ajal elektriliste omaduste parandamiseks |
LED-kiipide tootmisega tegelevad uustulnukad seisavad silmitsi suurte väljakutsetega, kuna nad peavad olemasolevate patentide rikkumiste vältimiseks välja töötama oma ainulaadsed epitaksiaalsed kasvuprotsessid. See nõuab suuri investeeringuid teadus- ja arendustegevusse, muutes selle oluliseks patenditõkkeks
1.2 Kiipide projekteerimine ja valmistamine
LED-kiibi projekteerimine ja valmistamine hõlmab kiibi sisemise struktuuri loomist, et optimeerida valguse emissiooni, elektrilist jõudlust ja soojuse hajumist. Selle valdkonna patendid hõlmavad selliseid aspekte nagu p - n-ristmiku disain, elektroodide paigutus ja täiustatud materjalide kasutamine jõudluse parandamiseks.
Näiteks Philips Lumiledsil on kiibi disainiga seotud patentide portfell, mis suurendab valguse eraldamise tõhusust. Nende konstruktsioonid keskenduvad kiibi sisemise peegelduse minimeerimisele, suurendades seeläbi väljast kiirgava valguse hulka. Kiipide valmistamise valdkonnas on sellised ettevõtted nagu OSRAM patenteerinud spetsiaalsed söövitus- ja dopingutehnikad. Neid tehnikaid kasutatakse kiibis täpsete struktuuride loomiseks, mis on kriitilise tähtsusega elektronide ja aukude voolu ning lõpuks ka valguse genereerimise tõhususe kontrollimiseks.
2. Fosfortehnoloogia (valgete LED-ide jaoks).
2.1 Fosfori koostis ja süntees
Valged LED-id luuakse tavaliselt sinise valgusdioodi kombineerimisel luminofooridega, mis muudavad osa sinisest valgusest teisteks värvideks, mille tulemuseks on valge valgus. Fosforite koostis ja süntees on peamised valdkonnad, kus eksisteerivad patenditõkked
Nichia on jällegi olnud fosforitehnoloogias domineeriv tegija. Neil on patenteeritud haruldaste muldmetallide - põhinevad fosforid, mida kasutatakse laialdaselt kvaliteetsetes - valgetes LED-des. Need luminofoorid pakuvad kõrget efektiivsust sinise valguse muundamisel ja neil on suurepärased värvide - renderdusomadused. Nende fosforite süntees hõlmab sageli keerulisi keemilisi protsesse ja Nichia patendid hõlmavad neid protsesse üksikasjalikult, sealhulgas spetsiifiliste lähteainete, reaktsioonitingimuste ja puhastamisetappide kasutamist.
Teine näide on uut tüüpi fosforite väljatöötamine selliste ettevõtete poolt nagu Intematix. Neil on patenteeritud kvant - dot - põhinevad fosforid, mis pakuvad ainulaadseid eeliseid, nagu kitsad emissioonispektrid ja kõrge värvipuhtus. Kvant-- punktluminofooride süntees nõuab nanotehnoloogia eritehnikaid ja nendega seotud patendid kaitsevad neid uudseid lähenemisviise.
2.2 Fosforiga katmine ja pealekandmine
Kui luminofoorid on sünteesitud, on patendikaitse all ka viis, kuidas need LED-kiibile kaetakse või LED-paketti integreeritakse. Ettevõtetel on patendid meetodite kohta, mis tagavad luminofoorainete ühtse katmise, mis on püsiva valgusväljundi ja värvikvaliteedi jaoks ülioluline.
Näiteks hõlmavad mõned patendid pihustus-- või spin - katmismeetodite kasutamist luminofooride ühtlaseks pealekandmiseks. Teised keskenduvad uute sideainete väljatöötamisele, mis suudavad fosforeid paigal hoida, võimaldades samal ajal tõhusat valguse läbilaskvust. Need patendid loovad takistusi ettevõtetele, kes soovivad arendada oma valgeid LED-tooteid ilma olemasolevaid patenteeritud fosfori pealekandmise meetodeid kasutamata.
3. Pakenditehnoloogia
3.1 Termiline juhtimine pakendites
LED-id tekitavad töötamise ajal soojust ning tõhus soojusjuhtimine on nende jõudluse ja eluea säilitamiseks hädavajalik. Pakenditehnoloogial on selle soojuse hajutamisel ülitähtis roll. Selle valdkonna patendid hõlmavad jahutusradiaatorite - disaini, termilise liidese materjalide kasutamist ja pakendi üldist struktuuri, et parandada soojusülekannet.
Cree on välja töötanud täiustatud pakendilahendused patenteeritud jahutusradiaatorite - kujundusega. Nende pakendid on loodud soojuse kiireks ülekandmiseks LED-kiibilt, vähendades töötemperatuuri ja minimeerides seega LED-i lagunemist. Kõrge soojusjuhtivusega materjalide, näiteks vasest - põhinevate - soojusradiaatorite kasutamine on samuti sageli kaitstud patentidega. Lisaks on patendid uuenduslike termilise liidese materjalide jaoks, mis parandavad ühendust kiibi ja jahutusradiaatori - vahel, suurendades veelgi soojuse hajumise tõhusust.
3.2 Optiline disain pakendis
LED-ide pakend mõjutab ka nende optilist jõudlust. Optilise disaini patendid hõlmavad selliseid aspekte nagu läätsede, reflektorite ja hajutite disain pakendis, et juhtida valguse levikut ja parandada valguse eraldamist.
Näiteks OSRAMil on patendid läätsede disainidele, mis võivad kujundada LED-i kiirgavat valgusvihku, muutes selle sobivaks konkreetsete rakenduste jaoks, nagu autode esituled või tänavavalgustus. Need läätsede kujundused on optimeeritud, et tagada ühtlane valgustus, vähendada pimestamist ja suurendada LED-valgustussüsteemi üldist tõhusust. Samamoodi keskenduvad reflektorite disaini patendid pakendist välja suunatud valguse hulga maksimeerimisele, selle asemel, et neelduda või peegelduda tagasi LED-kiibile.
4. Süsteemi - tasemel integratsiooni- ja juhtimistehnoloogia
4.1 Nutikad valgustuse juhtimissüsteemid
Seoses kasvava trendiga nutika valgustuse poole on süsteemi - tasemel integreerimise ja juhtimistehnoloogia patendid muutunud silmapaistvamaks. Nutikad valgustuse juhtimissüsteemid hõlmavad andurite, sidemoodulite ja juhtimisalgoritmide integreerimist, et võimaldada selliseid funktsioone nagu hämardamine, värvide - muutmine ja kaugjuhtimine.
Sellistel ettevõtetel nagu Philips Hue on terve hulk patente, mis on seotud nutika valgustuse juhtimisega. Nende süsteemid kasutavad traadita side protokolle, nagu ZigBee või Wi - Fi, et ühendada LED-tuled keskjaoturiga, mida saab juhtida nutitelefoni rakenduse kaudu. Seotud patendid ei hõlma mitte ainult sideprotokolle, vaid ka juhtimisalgoritme, mis võimaldavad selliseid funktsioone nagu automaatne hämardamine, mis põhineb ümbritseva valguse tasemetel või hõivatuse tuvastamine.
4.2 Toitehaldus LED-süsteemides
Toitehaldus on süsteemi - tasemel integreerimise teine kriitiline aspekt. Selle valdkonna patendid hõlmavad LED-valgustussüsteemide toitedraiverite, pingeregulaatorite ja energiasäästlike - juhtimisahelate disaini.
Näiteks on mõned ettevõtted patenteerinud LED-draiverite võimsuse - teguri - korrektsiooniahelad, mis parandavad energiakasutuse tõhusust ja vähendavad harmoonilisi moonutusi. Teistel on patendid intelligentsetele toitehaldusalgoritmidele -, mis võivad reguleerida LED-ide toiteallikat vastavalt nende töötingimustele, tagades optimaalse jõudluse, vähendades samal ajal energiatarbimist.
Järeldus
LED-valgustite tööstuse patenditõkked on koondunud mitmesse võtmetähtsusega tehnikavaldkonda, sealhulgas pooljuhtmaterjalide ja kiipide tehnoloogiasse, fosforitehnoloogiasse, pakkimistehnoloogiasse ning süsteemi - tasemel integreerimis- ja juhtimistehnoloogiasse. Need tõkked, mille on seadnud tööstusharu - juhtivad ettevõtted oma ulatusliku patendiportfelli kaudu, seavad uutele tulijatele ja ettevõtetele, kes soovivad teha uuendusi LED-valgustite valdkonnas. Nende tõkete mõistmine võib aga suunata ettevõtteid tuvastama valdkondi, kus nad saavad välja töötada alternatiivseid, mitte - õigusi rikkuvaid tehnoloogiaid või osaleda strateegilistes patendiga - seotud tegevustes, nagu litsentsimine või - ristlitsentsimine. Poliitikakujundajate jaoks võib nende patentide - kontsentreeritud valdkondade tunnustamine aidata koostada poliitikaid, mis edendavad innovatsiooni ja konkurentsi LED-valgustite tööstuses.
