中國LED專利壁壘待破局

杜銘

近日，日本科學家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學家中村修二因發明“高亮度藍色發光二極管（LED）”榮膺2014年諾貝爾物理學獎。而正是憑借能源轉換效率高、單位耗電低、壽命長等諸多優勢，LED照明不僅在全世界掀起替代傳統白熾燈的“照明革命”，而且成為全球最具有發展前景的技術領域之一。國家知識產權局（下稱“國知局”）專利局出版的《LED照明產業專利分析報告》（下稱“《報告》”），試圖通過專利分析方法，揭示LED照明產業現狀和發展趨勢、專利技術整體態勢等。

《報告》指出，雖然LED照明專利技術早在1955年就已出現，但真正的“井噴”式發展始自2001年。1991年前年申請量還未超過1000項，此后的十余年呈現發展越來越快的上升趨勢，2011年年申請量甚至達到了3.1萬項，而目前全球LED照明專利申請總量已超過20.6萬余項。

正因如此，各大廠商才會對技術研發如此不遺余力。“日亞化學、科銳、飛利浦、三星等公司均擁有數百人的龐大研發團隊，且非常注重專利的系統性、整體性。” 國知局專利局電學發明審查部半導體一處處長唐躍強說。

如果說手握全產業鏈整套專利的國際巨頭如同裝備精良的“集團軍”，那么國內企業更像是遍地開花的“游擊隊”。“我國申請量雖然較大，但申請人多且散，單個國內企業申請人的申請量都不大，無法形成整體競爭力，很難與國外巨頭匹敵。” 國知局專利局專利審查協作北京中心光電部應用光學二室主任王艷妮介紹，“這樣很難將自身的成果形成專利布局，形成有層次、多方面的保護，在遇到國外企業專利糾紛時，經常顧此失彼，很難形成對自身的保護。”

與“集團軍”相比，我國不僅是規模“小而散”，技術水平也相對較弱。王艷妮進一步指出，雖然我國LED專利申請量世界排名第一，但國內企業對含金量較高的發明專利申請數量較少。“以LED照明產業大省廣東為例，發明專利不足三成，實用新型專利超過七成，與國外專利申請相比多集中在發明專利形成鮮明對照。在藍光、白光、MOCVD、襯底、外延等基礎領域，我國申請量較少，且集中在外圍領域，缺乏核心專利。”

以產業角度來看，LED照明產業有條“Haitz定律”：微處理器的性能每隔18個月提高一倍，而價格保持不變。LED的亮度每18至24個月提升一倍、價格每10年降低90%。同時，LED照明產業的產業鏈很長，市場細分度極高，不同廠家在產業鏈中所處的地位不同，分工明確。《報告》揭示：“上游的外延生長與芯片制造是最能代表企業或國家技術與產業水平的部分，也是技術含量最高和專利競爭最激烈、經營風險最大的領域，同時也是專利壁壘最強的環節。據統計，LED產業中70%的利潤集中在該環節；中游的器件與模塊封裝以及下游的顯示與照明應用，屬于技術和勞動密集型行業。”

LED照明領域的中上游企業依靠專利壁壘，享受著“技術紅利”。如中村修二發明的藍光LED技術路徑是一條完整的、能使LED商品化的解決方案，屬于上游的核心技術。依靠中村修二的研究，日亞化學從一個不到200人的小公司，成長為世界知名的LED領導企業，手握藍光LED的大量核心、基礎專利，頻頻向業界巨頭發起訴訟，獲取高額的專利許可費用。

由于上游技術往往是核心專利，國內企業很難逾越技術鴻溝，只能靠買器件、買芯片、買外延片進行加工，更像是“組裝工廠”。國內專利申請也多集中在下游產業鏈的照明組件和一體化燈具，如燈具裝配、散熱處理等。“這些專利申請技術含量較低，往往又有多種可替代方案。而國外應用層面的專利已經開始在智能控制、色溫自動調節等方面進行布局，國內企業專利難以作為保護自身和打擊競爭對手的有效武器。”王艷妮說。

《報告》研究指出，“關系到產業長遠發展的藍光核心專利及白光專利缺乏，將使國內產業的長期發展受制。”雖然我國有1200家到1500家封裝企業，但尚無一家中國企業能進入LED封裝技術專利申請量排名的前十位，“打造本土優勢企業成為我國亟待解決的一個問題。”此外，我國LED封裝產業的相關專利申請主要集中在珠三角和長三角，區域發展很不平衡。

不過，由于LED技術仍在不斷進步過程中，LED產業遠未成熟，未來的技術路線在不斷發展，襯底、外延、芯片、封裝技術都在不斷更新，我國LED產業尚有很多突破機會。所以，如果找準時機，努力突破專利壁壘，“鹿死誰手”猶未可知。

在關鍵技術方面，《報告》建議國內企業重視石墨烯、半極性襯底、非極性襯底等新型材料的研發，這些技術在大功率、柔性發光二極管中作用非常重要。例如石墨烯，既具備目前世界上最硬、最薄的特征，同時也具有很強的韌性、導電性和導熱性，值得重點關注。

同時，唐躍強介紹，MOCVD設備是LED制造的關鍵設備，占據了產品成本的40%；而MOCVD設備中的加熱器技術屬核心技術，但由于保密的原因，全球專利申請量較少，不易造成侵權后果。建議國內企業在這一核心技術方面加大研發投入，同時加強與之相關的精密儀器加工設備的投資和研制。

《報告》提醒，由于中村修二發明的藍光LED核心專利已經到期，我國企業應積極利用這些公知技術，二次開發出更具有實用性和前瞻性的專利，彌補我國在LED上游領域核心技術和專利方面的缺失。但同時也要注意國外巨頭圍繞該技術的外圍專利布局帶來的潛在風險。

在應用層面，由于目前國內各廠家的標準和接口不同，而國外廠家在封裝組件接口部件領域的專利近3/4集中于標準和接口，《報告》建議我國廠商應加強在標準化光組件方面的合作與布局。同時，全球網絡化、智能化照明趨勢興起，飛利浦等國外大廠已開始布局，國內企業應將路燈照明與網絡智能化驅動控制結合，加強其核心技術的研發和儲備。

國知局專利局專利審查協作北京中心光電部應用光學一室副主任楊云鋒建議，我國企業不妨發揮自身處在產業下游、密切聯系客戶、熟悉國內LED照明市場發展近況的優勢，通過市場引導技術研發，不斷開拓LED照明技術的新應用領域，并迅速占領該應用領域。