1.LED應(yīng)用概況
發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode，簡稱LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低亮度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，現(xiàn)在光色已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也有很大的提高。但從發(fā)光的角度來說，發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。
實(shí)際上LED應(yīng)用環(huán)節(jié)是體現(xiàn)LED作為固態(tài)照明相對于傳統(tǒng)照明更加節(jié)能環(huán)保之優(yōu)越性所在，雖然技術(shù)性比前端的外延、芯片等領(lǐng)域稍低，但卻是LED產(chǎn)業(yè)鏈中最不可缺少的一環(huán)。
LED有多種調(diào)光方式，比如模擬調(diào)光和PWM調(diào)光，其控制模式有恒流和恒壓兩種，大多數(shù)的LED都采用的是恒流控制，這樣可以保持LED電流的穩(wěn)定，不易受Vf變化影響，可以延長LED燈具的使用壽命。由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件，又具有負(fù)溫度特性，因而在應(yīng)用過程中需要對其進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)的保護(hù)，從而產(chǎn)生了驅(qū)動的概念。LED器件對驅(qū)動電源的要求比較嚴(yán)格，不同用途的LED器件，需要不同的驅(qū)動電源與之相匹配。LED器件對驅(qū)動電源的效率轉(zhuǎn)換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，設(shè)計(jì)一款好的電源必須要綜合考慮這些因數(shù)。從某種角度來說，只有在LED應(yīng)用部分才需要用到LED驅(qū)動，驅(qū)動總是直接和LED應(yīng)用器件聯(lián)系在一起，因此本報(bào)告也把驅(qū)動作為LED應(yīng)用領(lǐng)域的一部分并加以論述。
從用途上來看，LED最初被用作指示燈、顯示板等，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明(包括建筑物外觀照明、景觀照明、標(biāo)識和指示性照明、室內(nèi)空間照明、背光照明等)。除了視覺照明方面的應(yīng)用以外，LED還有一些非視覺上的應(yīng)用，包括：1)生物應(yīng)用，例如LED光源應(yīng)用在廣義農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人工照明上，LED光源對封閉環(huán)境控制的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境(如植物組織培養(yǎng)室、植物生長箱等)也是一種非常適合的人工光源，對需要特定波長的應(yīng)用也相當(dāng)具有彈性;2)醫(yī)療應(yīng)用，例如LED在實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、定向照明、高強(qiáng)度照明、調(diào)光控制、實(shí)現(xiàn)高顯色性、低光譜傷害等方面具有先天優(yōu)勢，可以有效克服常規(guī)醫(yī)療照明的不足，光療作為一種有效的治療手段，在臨床和工程上正得到越來越廣泛的應(yīng)用;3)通訊應(yīng)用;4)心理治療應(yīng)用。
2.LED應(yīng)用技術(shù)分類
LED應(yīng)用可按兩大類分別進(jìn)行細(xì)分：1)按應(yīng)用技術(shù)市場可以分為五大塊：信號顯示、交通信號燈、汽車用燈、LED背光源和半導(dǎo)體照明。2)按LED應(yīng)用技術(shù)專利檢索分類，分為視覺照明應(yīng)用、非視覺應(yīng)用和驅(qū)動技術(shù)。
2.1按應(yīng)用技術(shù)市場分類
目前全球LED應(yīng)用技術(shù)市場可以分為五大塊：信號顯示、交通信號燈、汽車用燈、LED背光源和半導(dǎo)體照明。具體情況見圖1.1。
圖1.1 LED應(yīng)用技術(shù)市場分類
信號顯示
電子儀器、設(shè)備、家用電器等的信號顯示、數(shù)碼顯示和各種顯示器，以及LED顯示屏(信息顯示、廣告、記分牌等)。目前市場份額有100多億元，潛在市場有幾百億元。
交通信號燈
城市交通、高速公路、鐵路、機(jī)場、航海和江河航運(yùn)用的信號燈等，現(xiàn)有市場份額有幾十億元，潛在市場有上百億元。
汽車用燈
汽車內(nèi)外燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、霧燈、前照燈、車內(nèi)儀表顯示及照明等，目前市場份額有十幾億元，潛在市場有上百億元。
LED背光源
小尺寸背光源：小于10英寸，主要用于手機(jī)、MP3、MP4、PDA、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)和健身器材等。中等尺寸背光源：10英寸～20英寸之間，主要用于手提電腦、計(jì)算機(jī)顯示器和各種監(jiān)視器。大尺寸背光源：大于20英寸，主要用于彩色電視的LCD顯示屏。所有這些背光源目前市場份額有幾十億元，潛在市場有幾百億元。
半導(dǎo)體照明
根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，可分為六類：1)室外景觀照明：護(hù)欄燈、投射燈、LED燈帶、LED異型燈、數(shù)碼燈管、地埋燈、草坪燈、水底燈等，目前市場份額有幾十億元，潛在市場有上百億元;2)室內(nèi)裝飾照明：壁燈、吊燈、嵌入式燈、射燈、墻角燈、平面發(fā)光板、格柵燈、日光燈、筒燈、變幻燈等，目前市場份額有十幾億元，潛在市場有上百億元;3)專用照明：便攜式照明(手電筒、頭燈)、低照度燈(廊燈、門牌燈、庭用燈)、閱讀燈、顯微鏡燈、投影燈、照相機(jī)閃光燈、臺燈、路燈等，現(xiàn)有市場份額有幾十億元，潛在市場有幾百億元;4)安全照明：礦燈、防爆燈、應(yīng)急燈、安全指示燈等，現(xiàn)有市場份額只有幾億元，潛在市場有幾十億元;5)特種照明：軍用照明燈、醫(yī)用無熱輻射照明燈、治療燈、殺菌燈、農(nóng)作物及花卉專用照明燈、生物專用燈、與太陽能光伏電池結(jié)合的專用LED燈等，目前市場份額不大，但具有很大意義和重要性，潛在市場有上百億元;6)普通照明：辦公室、商店、酒店、家庭用的普通照明燈等，隨著LED技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的不斷下降，近幾年LED逐步進(jìn)入普通照明領(lǐng)域，其潛在市場是最大的，具有上千億元的市場份額。飛利浦、歐司朗、GE(通用電氣公司)、日亞、科銳目前是全球LED照明市場前五大供應(yīng)商。[3]
2.2 按應(yīng)用技術(shù)專利檢索分類
按LED應(yīng)用技術(shù)專利檢索分類，分為視覺應(yīng)用領(lǐng)域、非視覺應(yīng)用領(lǐng)域和驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，其中視覺應(yīng)用分為：照明、屏幕顯示、背光源和信號顯示，非視覺應(yīng)用分為：生物應(yīng)用、醫(yī)療應(yīng)用、通訊應(yīng)用和心理治療應(yīng)用。另外，由于LED應(yīng)用離不開驅(qū)動，本項(xiàng)目組將LED驅(qū)動列為LED應(yīng)用領(lǐng)域。具體如圖1.2所示。
圖1.2 LED應(yīng)用技術(shù)專利檢索分類
3.LED應(yīng)用技術(shù)申請專利檢索結(jié)果
檢索工作基于以下兩個(gè)數(shù)據(jù)庫，廣東省專利信息服務(wù)平臺的國家知識產(chǎn)權(quán)局全領(lǐng)域代碼化專利數(shù)據(jù)庫和THOMSON的DWPI數(shù)據(jù)庫。其中國家知識產(chǎn)權(quán)局全領(lǐng)域代碼化專利數(shù)據(jù)庫收錄了自1985年以來的全部中國專利數(shù)據(jù)，提供自1985年以來的全部中國發(fā)明全文說明書、實(shí)用新型全文說明書和外觀設(shè)計(jì)說明書。DWPI(Derwent Word Patents Index——世界專利索引數(shù)據(jù)庫)數(shù)據(jù)庫是全球最權(quán)威的，收入最為廣泛的深加工專利數(shù)據(jù)庫。DWPI收錄美國、歐洲、日本、韓國、中國等來自全球41個(gè)國家、地區(qū)和組織的專利文獻(xiàn)，1500萬條基本發(fā)明專利，覆蓋3500萬條專利，每年增加150萬篇專利。
本次檢索基于以上兩個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行，其中驅(qū)動部分的數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2014年1月7日，視覺照明和非視覺照明部分的數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2014年3月12日。數(shù)據(jù)采集時(shí)間范圍是：中國申請專利，1985年1月1日至2013年12月31日;全球申請專利，1960年1月1日至2013年12月31日。LED應(yīng)用技術(shù)申請專利檢索結(jié)果見表1.1。
表1.1 LED應(yīng)用技術(shù)申請專利統(tǒng)計(jì)表單位：件/項(xiàng)
