【正文】 和電路轉(zhuǎn)換等。Lumileds創(chuàng)建于1999年，Lumileds照明是世界著名的LED生產(chǎn)商，在包括自動(dòng)照明、計(jì)算機(jī)顯示、液晶電視、信號(hào)燈及通用照明在內(nèi)的固態(tài)照明應(yīng)用領(lǐng)域中居領(lǐng)先地位。公司也提供核心LED材料和LED封裝產(chǎn)品，每年LEDs的產(chǎn)品達(dá)數(shù)十億只，是世界上最亮的紅光、琥珀光、藍(lán)光、綠光和白光LED生產(chǎn)商。Lumileds的前身是40年前惠普公司的光電子事業(yè)部，是惠普的專家們從無(wú)到有創(chuàng)建的。1999年惠普公司一分為二，她的光電子事業(yè)部被安捷倫技術(shù)公司收購(gòu)，同年11月，巨大的市場(chǎng)潛力促使安捷倫和飛利浦組成了Lumileds公司，賦予其開(kāi)發(fā)世界上亮度最大的LED發(fā)光材料的使命，并向市場(chǎng)推廣。該公司的Luxeon功率光源專利 技術(shù)率先把傳統(tǒng)照明的亮度與LED的小巧體積、超長(zhǎng)壽命及其它優(yōu)勢(shì)結(jié)合了起來(lái)。近期，在收購(gòu)Lumileds和TIR Systems之后，飛利浦電子又收購(gòu)了LED照明系統(tǒng)供應(yīng)商Color Kinetics，此舉幫助這家荷蘭電子巨頭完成覆蓋整個(gè)固態(tài)照明系統(tǒng)價(jià)值鏈的布局。2007年2月，GELcore改名Lumination，公司致力于高亮度LED產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。GELcore幾乎涉足所有GaN LED相關(guān)產(chǎn)品，現(xiàn)有的產(chǎn)品包括大功率LED交通信號(hào)燈、大型景觀燈、其他建筑、消費(fèi)和特殊照明應(yīng)用等。另外，GELcore還利用獨(dú)特的客戶管理系統(tǒng)來(lái)和那些LED專家和產(chǎn)品應(yīng)用客戶保持長(zhǎng)期的友好關(guān)系。建于1919年，最大的股東為Siemens AG，總部位于慕尼黑，在全世界擁有超過(guò)36,000的員工。Osram擁有有別于日亞(藍(lán)光+YAG熒光粉)的藍(lán)光+TGA熒光粉白光專利技術(shù)，開(kāi)發(fā)出采用SiC襯底的GaN型光電器件，采用藍(lán)光LED芯片和黃熒光粉組合產(chǎn)生白光LED，在大尺寸LCD背光源、白光照明和車用LED產(chǎn)品上具有優(yōu)勢(shì)。Color Kinetics(CK)公司組建于1997年，總部位于馬薩諸塞州的波士頓市，其在智能固態(tài)照明系統(tǒng)及技術(shù)設(shè)計(jì)、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位，并獲得了相關(guān)技術(shù)的許可權(quán)。其產(chǎn)品及技術(shù)優(yōu)勢(shì)使其在數(shù)碼智能方面獲得了一項(xiàng)稱為Chromacore(R)的專利，這項(xiàng)專利可用來(lái)產(chǎn)生并控制數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的LED燈光顏色及動(dòng)態(tài)效果，應(yīng)用于舞臺(tái)照明和景觀照明。當(dāng)將數(shù)字智能技術(shù)用于基于高亮度二極管的數(shù)百萬(wàn)顏色的產(chǎn)生與控制時(shí)，CK公司顯然是該領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng)者，他們的智能文件夾包括32項(xiàng)已授專利和120多項(xiàng)正在申請(qǐng)的專利。目前CK公司在英國(guó)、中國(guó)都設(shè)有辦事處，在日本還成立了一家合資公司。而專利屏障，對(duì)于是領(lǐng)先廠商規(guī)避競(jìng)爭(zhēng)的主要手段，因此專利成為L(zhǎng)ED產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中不能回避的重要課題。如日亞化學(xué)工業(yè)在1993年時(shí)成功地開(kāi)發(fā)出藍(lán)光LED，而該公司為了達(dá)完全壟斷藍(lán)光LED市場(chǎng)的企圖霸心，即運(yùn)用了堅(jiān)守專利的策略，悍然拒絕將該專利授權(quán)給其它任何的廠商，設(shè)下進(jìn)入市場(chǎng)的專利障礙。1998年競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手豐田合成(Toyoda Gosei)的氮化物(Nitride)高亮度LED產(chǎn)品在市場(chǎng)上一推出時(shí)，日亞就向東京地方法院提起訴訟，指控豐田合成侵害其藍(lán)光LED專利。2000年12月12日，Cree和日本半導(dǎo)體制造商Rohm公司組成藍(lán)光LED的技術(shù)聯(lián)盟，并簽訂五年的專屬專利授權(quán)合約。而在2006年日亞發(fā)動(dòng)9起專利訴訟，5起和解收?qǐng)觯鹞礇Q，一起失敗。盡管 如此，很多公司還是極力爭(zhēng)取在此領(lǐng)域占有一立足之地，白光LED的廣泛、快速應(yīng)用，以及各大公司在此領(lǐng)域的大力投入，專利侵權(quán)、交叉授權(quán)等法律事務(wù)不斷發(fā)生。由于白光熒光粉專利在舉證時(shí)較為容易，過(guò)去廠商的侵權(quán)多來(lái)自于此，影響層面以LED下游封裝廠為主。，大廠之間交互授權(quán)成為發(fā)展主流在2002年以前，日亞憑借1991年至2001年間取得的74件基本專利，主要依靠構(gòu)建專利壁壘及專利訴訟阻止其它廠商進(jìn)入市場(chǎng)與其競(jìng)爭(zhēng)，以獲取高額的獨(dú)占市場(chǎng)利益。隨著擁有核心專利的公司進(jìn)一步增多，日亞、Osram、豐田合成、Cree等專利壟斷公司都更加積極地通過(guò)專利授權(quán)擴(kuò)大自身在LED市場(chǎng)的影響力，并通過(guò)臺(tái)灣及韓國(guó)企業(yè)的授權(quán)代工來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)品的市場(chǎng)份額。最明顯的是日亞化學(xué)，其在2002年還希望只靠自身的技術(shù)繼續(xù)白色LED的開(kāi)發(fā)，但現(xiàn)在為了進(jìn)一步發(fā)展白色LED市場(chǎng)，轉(zhuǎn)而趨向有效利用多方的專利合作，來(lái)提高技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。所以激烈的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，出現(xiàn)歐美以及日本等等主要LED業(yè)者一改過(guò)去的市場(chǎng)策略，例如包括日亞、豐田合成、Cree、飛利浦、OSRAM等業(yè)者積極采取相互授權(quán)，來(lái)回避專利問(wèn)題，平息彼此糾紛。因此可以發(fā)現(xiàn)從20022003年開(kāi)始，令 人注目的各訴訟案件，逐漸以交換授權(quán)等等的和解方式收?qǐng)?。隨著臺(tái)灣與韓國(guó)LED廠商的成長(zhǎng)，專利權(quán)的紛爭(zhēng)更明顯，甚至于本來(lái)并無(wú)直接紛爭(zhēng)的傳統(tǒng)LED大廠，也因此間接性被卷入訴訟案，例如OSRAM Opto控告接受日亞化學(xué)白光LED授權(quán)的CITIZEN電子、以及控告接受Cree白光LED相關(guān)授權(quán)的今臺(tái)等業(yè)者。日亞化學(xué)的訴訟起緣是因?yàn)椋瑑|光與宏齊等獲得OSRAM Opto的授權(quán)，SeoulSemiconductor則接受美國(guó)Cree的授權(quán)，所衍生出來(lái)的。與其因?yàn)榛ㄙM(fèi)巨大人力資金獲得訴訟獲勝的賠償金(以美國(guó)為例，每一個(gè)專利訴訟基本花費(fèi)達(dá)100萬(wàn)美元)，不如與這些新興業(yè)者結(jié)盟，在BRICs等地區(qū)收取授權(quán)金，不僅在成效上大幅度提升，甚至可以擴(kuò)大新興市場(chǎng)。各大LED業(yè)者從訴訟的漩渦中跳出，擴(kuò)大授權(quán)范圍、相互委托生產(chǎn)，就像朝授權(quán)收權(quán)利金、授權(quán)代工的營(yíng)運(yùn)模式發(fā)展。這種方式讓LED應(yīng)用業(yè)者可以獲得更低價(jià)與質(zhì)量更好的LED，同時(shí)也可以讓LED領(lǐng)導(dǎo)業(yè)者集中火力的來(lái)開(kāi)發(fā)下一代LED關(guān)鍵技術(shù)，來(lái)鞏固原有的市場(chǎng)機(jī)會(huì)與利益。如果持續(xù)發(fā)展下去，相信整體的變化不僅于此，更進(jìn)一步所帶來(lái)的是，這些新興LED生產(chǎn)業(yè)者將會(huì)拉近與傳統(tǒng)LED大廠的技術(shù)距離，以及在更多的單向授權(quán)與交叉授權(quán)下，生產(chǎn)機(jī)會(huì)將會(huì)流向低制造成本的地區(qū)，而這些的變化，卻是傳統(tǒng)LED大廠所不愿意樂(lè)見(jiàn)的；另一方面，這些新興的LED業(yè)者，也必定持續(xù)的開(kāi)發(fā)出新的技術(shù)來(lái)擴(kuò)大專利傘，所帶來(lái)影響 是，另一波新興LED業(yè)者所帶動(dòng)的訴訟漩渦，又將展開(kāi)，未來(lái)交叉授權(quán)的家數(shù)，相信也不再會(huì)是僅僅只有眼前的數(shù)家，而是會(huì)擴(kuò)到大十多家，屆時(shí)復(fù)雜程度比起今天，將是有過(guò)之而無(wú)不及。就這樣的演變環(huán)境下，預(yù)計(jì)有強(qiáng)大制造能力的臺(tái)灣與韓國(guó)的LED業(yè)者將會(huì)是第一波最大的受惠者。不但如此，在質(zhì)量方面，也已經(jīng)追上一些LED大廠。以前的專利糾紛及授權(quán)等專利事件絕大多數(shù)集中在藍(lán)光外延、芯片領(lǐng)域，再延伸至白光LED領(lǐng)域，日本日亞(Nichia)正是憑借在這些方面的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)大量的專利侵權(quán)控告來(lái)維護(hù)其在LED方面的壟斷地位。2006年的專利事件也反映了這一趨勢(shì)，如5月12日，美國(guó)法庭判Color Kinetics公司在與Super Vision International的專利訴訟中勝訴，這兩個(gè)公司都是LED照明系統(tǒng)制造商，其專利糾紛也集中在LED照明應(yīng)用產(chǎn)品領(lǐng)域；5月25日(Osram)與安華高科技(Avago)在專利糾紛收?qǐng)龊笮歼M(jìn)行專利交互授權(quán)，歐司朗將同意Avago以歐司朗專利進(jìn)行白光LED的制造與銷售，而Avago則授予歐司朗使用Avago專利，投入液晶面板背光用的LED系統(tǒng)制造等權(quán)利，是以應(yīng)用產(chǎn)品專利交換LED器件基本專利的典型事件。但是，這些協(xié)議對(duì)澄清IP位置、確定哪些專利有效、哪些有優(yōu)先權(quán)等并沒(méi)有多大幫助。目前，有關(guān)侵權(quán)的法令已逐漸頒布，雖然有一部分上訴存在侵權(quán)行為，但另一部分人卻駁回此類上訴。在很多實(shí)際案例當(dāng)中，專利需要保護(hù)的主體不是很清晰。至于拒絕的理由，不知道是否是因?yàn)橄惹懊绹?guó)專利局已經(jīng)受理過(guò)相同性質(zhì)的專利。因此，之后的專利就開(kāi)始擴(kuò)展保護(hù)范圍，以至于保護(hù)的內(nèi)容越來(lái)越廣但同時(shí)也越來(lái)越不清晰。在這種形勢(shì)下，怎樣保證一個(gè)公司的產(chǎn)品不會(huì)侵犯其他公司的專利權(quán)就是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。2006年5月美國(guó)固態(tài)照明公司Intematix及BridgeLux提出了一個(gè)解決方法：組成知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全照明業(yè)聯(lián)盟(IPSLA)。預(yù)計(jì)此類的知識(shí)產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟會(huì)在全球范圍內(nèi)得到發(fā)展，以保證半導(dǎo)體照明穩(wěn)步發(fā)展成為一個(gè)成熟的行業(yè)，并促進(jìn)其在各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。Nichia是在1996年首先將白光LED推向商業(yè)化，而白光LED的歷史可以說(shuō)是十分復(fù)雜。該專利聲稱保護(hù)一項(xiàng)“由單顆LED通過(guò)降頻變換的磷光體產(chǎn)生白光的設(shè)備”，并且該專利試圖保護(hù)所有與之相關(guān)的技術(shù)和工藝。從那時(shí)起，就開(kāi)始存在專利重疊問(wèn)題了。這項(xiàng)技術(shù)保護(hù)的重點(diǎn)似乎在磷光體尺寸規(guī)格上(尺寸要在5微米之下)。在白光LED應(yīng)用方面的第一個(gè)Nichia專利5998925在美國(guó)被授 權(quán)是在1999年12月7日，它的受理日期是1997年7月29日，它被整合到后來(lái)Nichia專利6069440和6614179中?！坠怏w眾多專利的最大不同之處在于：磷光體的選擇，主要磷光體有下面一些：摻入鈰元素的釔鋁石榴石(YAG)，此種化合材料在460納悶米光波的照射下處于受激狀態(tài)，能發(fā)出寬范圍內(nèi)的550納米的光波；Osram公司授權(quán)給少數(shù)生產(chǎn)商的鋱鋁石榴石(TAG)；硫化物構(gòu)成的磷光體，如摻入銪元素的硫代鍶酸鹽，此種化合材料在460納悶米光波的照射下處于受激狀態(tài)，并能夠發(fā)出波長(zhǎng)為550鈉米的綠光；或者摻入銪元素的鍶的硫化物，在該條件下能產(chǎn)生紅光；含硅酸鹽基的磷光體，該用法已被Toyoda Gosei和Tridonic還有Intematix申請(qǐng)專利保護(hù)；有機(jī)磷光體或者染料(粉)，熒光渲色是否包括了第一二項(xiàng)的做法，暫時(shí)還沒(méi)有資料明確說(shuō)明；毫微粒子磷光體，是其它專利使用最多的方 法，但該方法(工藝)在以上幾條中均沒(méi)有提到。第三章、LED技術(shù)發(fā)展 LED發(fā)展歷程1907年Henry Joseph Round第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象，由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實(shí)際應(yīng)用，更難處在于碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應(yīng)，研究被摒棄了。1936年,George Destiau出版了一個(gè)關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報(bào)告，隨著電流的應(yīng)用和廣泛的認(rèn)識(shí)，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。第一個(gè)商用LED僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光(λp=650nm)，在驅(qū)動(dòng)電流為20毫安時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明。80年代早期到中期對(duì)砷化鎵磷化鋁的使用使得第一代高亮度的LED的誕生，先是紅色，其LED的光效達(dá)到10流明/瓦接著就是黃色，最后為綠色。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都無(wú)法提供發(fā)射藍(lán)光的LED，設(shè)計(jì)工程師僅能采用已有的色彩：紅色、綠色和黃色，早期的“藍(lán)光” 器件并不是真正的藍(lán)光LED，而是包圍有藍(lán)色散射材料的白熾燈。依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去衡量，它與俄國(guó)以前的黃光LED一樣光源暗淡。超亮度藍(lán)光芯片是白光LED的核心，在這個(gè)發(fā)光芯片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過(guò)吸收來(lái)自芯片上的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光，利用這種技術(shù)可制造出任何可見(jiàn)顏色的光，今天在LED市場(chǎng)上就能看到生產(chǎn)出來(lái)的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。近期開(kāi)發(fā)的LED不僅能發(fā)射出純紫外光而且能發(fā)射出真實(shí)的“黑色”紫外光，LED發(fā)展史到底能走多遠(yuǎn)還不得而知，也許某天就能開(kāi)發(fā)出能發(fā)X射線的LED。白光LED基本上有兩種方式，一種是多晶片型，一種是單晶片型。前者的方式，必須將各種LED的特性組合起來(lái)，驅(qū)動(dòng)電路比較復(fù)雜，后者單晶片型的話，LED只有1種，電路設(shè)計(jì)比較容易。藍(lán)光LED與螢光體的組合方式，當(dāng)照在紅色物體的時(shí)候，其紅色的色澤效果比較不理想，紫外光LED與螢光體組合可以彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，但是，其發(fā)光效率卻仍低于藍(lán)光LED與螢光體組合的方式，至于價(jià)格與產(chǎn)品壽命，兩者差距不大。并且伴隨著白光LED應(yīng)用的擴(kuò)大，市場(chǎng)對(duì)其效能的期待也逐漸增加。但是另一方面，演色也將會(huì)是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，如果只是做為顯示用途的話，發(fā)光色為白色可能就已經(jīng)足夠了，但是從照明的用途來(lái)說(shuō)，為了達(dá)到更高效率，如何實(shí)現(xiàn)與自然光接近的顏色就顯得非常必要了。早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半導(dǎo)體材料)和GaAsP(三元素半導(dǎo)體材料)，1994年左右采用AlInGaP(四元素半導(dǎo)體材料)后，其發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光效率有很大的提高。LED的發(fā)光強(qiáng)度與正向電流IF幾乎成線性關(guān)系，即增加正向電 流IF可增加發(fā)光強(qiáng)度。為了要提高發(fā)光強(qiáng)度，開(kāi)發(fā)出中功率LED(一般為幾百mW)，其工作電流也提高到70mA。市場(chǎng)希望只需一顆就可達(dá)到相當(dāng)亮度的LED，在這一方面的技術(shù)落在如何讓LED能夠支援更大的電流。因此當(dāng)LED的面積尺寸可以擴(kuò)充到1m㎡時(shí)，那么緊接下來(lái)的工作便是如何讓電流值能夠達(dá)到350~500mA，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電壓是3V多，所以就可以有1W的電力能被流進(jìn)1m㎡的晶片面積。因?yàn)長(zhǎng)ED元件的基本特性是，如果溫度上升，發(fā)光效率就會(huì)下降以及造成演色性偏差，所以如何有效的釋放大量產(chǎn)生熱量的放熱技術(shù)成為了關(guān)鍵，因此將LED裝在熱傳導(dǎo)率大、熱容量大的材料上就成了相當(dāng)重要的問(wèn)題，目前大多是使用有價(jià)金屬或者陶瓷。在目前的發(fā)光效率下，熱效應(yīng)也會(huì)成比例的上升，另外，大面積LED比小面積LED的電阻來(lái)得要高，使得大面積LED本身的效應(yīng)也比較大，如果單純以現(xiàn)有LED為基礎(chǔ)來(lái)提高輝度的話，將會(huì)陷入一個(gè)因LED本身價(jià)格，和散熱材料的成本過(guò)高而產(chǎn)生的惡性循環(huán)之中，這和以低成本化為基礎(chǔ)的市場(chǎng)特性是背道而馳的，而且熱效應(yīng)量的上升會(huì)引起封裝材料的熱劣化，對(duì)其使用壽命也有很大的影響。關(guān)于這一方面，目前因?yàn)橥高^(guò)局部制程的改變、使用不同的化合物半導(dǎo)體材料、各種白色發(fā)光方法的開(kāi)發(fā)，以及新一代熒光粉的開(kāi)發(fā)，已經(jīng)使得LED的發(fā)光效率可以達(dá)到100lm/W。如果要代替節(jié)能燈就需要將亮度提升到80~100lm/W，如果要代替使用在汽車頭燈上的HID的話，就更需要提高到120lm/W以上的發(fā)光效率。為了擴(kuò)大LED特別是白光LED的用途，如何提高發(fā)光的效率、相應(yīng)的輝度、延長(zhǎng)使用壽命、降低熱效應(yīng)，以及降低每單位照明的成本等條件，這需要業(yè)界做出持續(xù)不斷的努力。另一方面，LED的高峰衰退期是根據(jù)投入電量和點(diǎn)燈方法的不同有很大的變動(dòng)，所以不可能明確定義，使得這一方面還是有一些問(wèn)題存在。 LED光源主要優(yōu)勢(shì)LED的發(fā)光原理是利用半導(dǎo)體中的電子和電洞結(jié)合而發(fā)出光子，不同于燈泡需要在3000度以上的高溫下操作，也不必像日光燈需使用高電壓激發(fā)電子束，LED和一般的電子組件