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座人led照明技术不断进步健康照明将成为行业

发布时间:2021-10-21 09:44:19 阅读: 来源:玉米脱粒机厂家

led照明技术不断进步,健康照明将成为行业的下一个风口

搁十几年前,多数人不会想到照明与健康还会扯上关系,而经过十几年的发展,照明行业已经从对光效、节能和成本的追求,上升到对光品质、光健康、光生物安全和光环境的需求。尤其是近年led造成的蓝光危害、人体节律紊乱、人眼视膜损害的问题日渐显现,使行业意识到健康照明的普及刻不容缓。

健康照明成市场新竞争点

近年来光照对人体健康的影响机理研究不断深入,关于光品质、健康医疗光照有太多技术和应用讨论。前两天召开的“2017国际健康照明论坛”就把视线聚焦在了“光(light)、智能(smart)、健康(health)”上,来自国内外相关领域的专家共同对健康光环境与智能照明应用等议题进行探讨与交流。

于是,不少企业开始在这个新的风口布局,诸多照明大企业争相转战健康医疗领域,并且争相打出健康照明理念,推出高品质健康照明灯具。像飞利浦、ge等都曾推出健康led照明产品,以帮助人们尽早入睡。飞利浦更是多次开发出医院照明用的led灯及照明系统,想要为患者提供一种减少焦虑、舒适的康复环境,同时帮助医护人员更好地完成工作。

不仅如此,一些主营健康产业的公司,也开始关注这个交叉领域。比如这家名为天圣制药的公司昨晚就宣布了两项对外投资决定,其中一项是拟用自有资金1460万元投资重庆市光遥光电科技有限公司,获得其20%的股份,从而涉足健康照明领域。据了解,光遥光电成立于2013年12月,注册资本3000万元,主营计算机、节能照明等业务。该公司在未来健康照明和节能照明(如激光照明)等领域,有很多全球*性发现和独特研发成果,已申报激光照明专利20余项,年内还将申报80余项该领域专利。

再举个例子,目前全国各地正在开展创健康示范校园,其中就涉及到教室灯具的健康改造,其中涉及的市场及潜力相当可观。与孩子相关的还有多次引发热议的“护眼台灯”等。

健康照明的生物学基础

健康照明,通俗点讲就是通过led照明,改善并提高人们工作、学习、生活的条件和质量,促进心理和生理健康。

led照明技术不断进步 健康照明将成为行业的下一个风口

光对人的生物效应可分为视觉效应和非视觉效应。

(1)光的视觉效应:

可见光穿过眼睛的角膜,通过晶状体成像在视膜上,经感光细胞转化为生理信号,视神经接收后产生视觉,从而产生对空间中物体的颜色、形状和距离的信息的判断。视觉还可以引起人们心理机理反应,这就是视觉的心理效应。

有两类视觉细胞:一类是锥状细胞,感觉光度和色彩;第二类是杆状细胞,只能感知光度,但敏感度是前者的一万倍。

日常生活中的许多现象属于光的视觉效应:

卧室、餐厅、咖啡厅,暖色光(如粉红色和浅紫色)使整个空间具有温暖、轻松的气氛,同时使人皮肤、面容显得更健康。

在夏季,蓝、绿色的光会使人感觉凉爽;而冬季,红色使人感觉到温暖。

强烈的多彩照明可以把气氛变得活跃和生动起来,增加繁华热闹的节日气氛。

现代家庭居室也常用一些红绿的装饰灯来点缀起居室和餐厅,以增加欢乐的气氛。

有些餐厅既无整体照明,也无桌上吊灯,只用柔弱的星星点点的烛光照明来烘托气氛。

(2)光的非视觉效应,iprgc的发现:

人眼视膜上存在第三类感光细胞-内在光敏性视膜神经节细胞(intrinsicallyphotosensitive retinal ganglion cells (iprgcs)),负责调节机体视觉以外的非视觉效应,如管理时间的功能,协调和控制人们在不同时段里的活动节律和幅度。

这2012年种非视觉效应也称司辰视觉效应(citopiceffects), 这就是2002年英国brown大学的berson,dunn和takao在哺乳动物中发现的,是2002年世界十大发现之一。

研究表明家鼠的非视觉效应在465nm,但对人类来说,遗传学的研究表明应在480~485nm(锥状细胞和杆状细胞的峰值分别为555nm和507nm)。

(3)iprgc控制生物钟的原理:

iprgc在人体大脑中有自己的神经传输络,与视觉神经传输络有很大的不同。接受光后,iprgc产生生物电信号,传递到下丘脑(rht),之后进入视交叉上核(scn)和脑外神经核(pvn),达到松果体(pineal)。

松果体是大脑生物钟的中枢,它会分泌褪黑素。褪黑素合成后,储存在松果体内。交感神经兴奋支配松果体细胞释放褪黑素到流动的血液中,并诱导自然睡眠,因此其是调节生理节律的一种*重要的激素。

褪黑素的分泌具有明显的昼夜节律,白天分泌受抑制,晚上分泌活跃。但交感神经的兴奋度与达到松果体的光的能量和颜色密切相关,光色和光照强度会影响褪黑素分泌和释放。

除了调节生物钟的同时,iprgc对人体心率、血压、警觉性、活力等都产生影响,都属于光的非视觉效应。此外,光引起的生理损伤也应该归到光的非视觉效应。

照明产业是国民经济发展和最为常见的是光学式或电磁式传感器人们生活的必需品,在国民经济中具有特殊的地位和作用。而通用照明应用,指应用于工业、商业、家庭和其他非特定行业的照明产品;与通用照明相对应的为特殊照明,指用于特定行业和应用(如显示背光照明、车辆照明等)的照明产品。

据《2018中国产业发展此次上汽和宁德时期强强联手蓝皮书》中所述:在细分领域方面,十年来复合增长率为56.4%,特种照明复合增长率为43.7%,户外照明为30.6%。通用照明市场占比最高,目前,通用照明应用产品已广泛应用于家居照明、替换光源、商业照明、户外照明、、建筑照明及便携/离照明等领域。

技术布局分析

通过在专利数据库中进行检索(检索截止日期为2019年10月,主要关注f21v,f21s与f21w分类;不包括外观设计),并通过初步去燥筛选后得到全球led通用照明应用领域的相关专利申请趋势,如下图1所示:

(a) 全球及主要国家相关专利申请趋势

(b)除中国外全球及主要国家相关专利申请趋势

图1 相关专利申请趋势(同族归并)

图1(a)为全球及主要国家相关专利申请趋势,图1(b)为去除了中国的数据,从两个图的比对可以看出,在2000年-2007年间,led通用照明应用的全球相关专利申请总量有一个剧烈波动,但是排除掉中国的申请之后,参见图1(b)发现并未存在此波动,因此可看出前述波动完全是由于中国的相关专利申请量的激增导致的;

在2008年金融危机之后,由于中国申请量在骤减之后并趋于相对稳定,导致全球相关专利申请总量也趋于稳定状态。也即是说中国相关专利申请量的趋势变化是造成全球申请趋势波动的最主要的决定因素。中国在2000年-2007年间的申请量的波动应该主要是由于随着中国加入世贸组织,相关企业不断提升自身知识产权意识以及国内对于led照明产业也相继出台了各种相关政策利好,所以形成了迅速发展期。

如下图2所示,为led通用照明应用技术主要ipc分布,从图中可以看到,f21v23、f21v21、f21s8这三个分类号下拥有的专利申请数量最多,分别为118501项、102593项、102263项,占专利总量的20.54%、17.78%、17.72%。

这三个分类号对应的技术领域分别为照明装置内或上面电路元件的布置;照明装置的支撑、悬挂或连接装置;准备固定安装的的照明装置。也即是说,从技术上来说,偏电路元件驱动方面的技术创新最多,其次则是照明装置结构方面。

图2 led通用照明应用技术主要ipc分布(同族归并)

如下图3所示,为led通用照明应用专利的地域布局图,从图中可以看出,中国(包含台湾地区)总申请量为271218件,位居全球第一,占全球led通用照明应用相关专利总量的47.52%,申请量明显高于其他国家。

其次分别为日本、美国、德国、韩国。从中明显可以看出,中国、日本、美国、德国及韩国为led通用照明应用技术的主要布局国,这也源于这几个国家在技术上以及在市场上具有领先的优势。

图3 led通用照明应用专利地域布局

统计led通用照明应用领域重点申请人,如下图4所示,可以看出,重点申请人主要集中在日本、中国、德国和美国,这一聚集趋势与全球专利申请地域布局中的情况相一致。

在全球前10名主要申请人中,松下集团、东芝及三菱几家公司均为日本企业,照明、鸿海集团和三大中国企业也进入了全球十大重点申请人排名中,日本和中国的企业比例占到60%。其中日本的松下集团以9567项专利申请排名全球第一,其旗下的松下电工、松下电器等子公司均在这一领域有较深入的研究和专利布局,占据优势地位。

中国的海洋王照明以5526项专利申请位居全球第二,是一家位于深圳的研究和生产照明灯具的龙头企业。

排在第三位的为日本的东芝照明,东芝照明是日本照明的领先品牌之一。其后的三菱、飞利浦、、欧普照明等企业,专利申请数量已明显低于排名前三的几个国家。从全球主要申请人的类型来看,排名前20名的申请人均为企业,没有大学或者科研机构,这是因为在照明应用领域方面,技术难度相较上游芯片端较低,主要还是各个企业在扮演提升产品质量的角色。

图4 led通用照明应用领域重点申请人

全球诉讼情况

专利之战是led行业永恒的话题。从图5的专利诉讼的国别构成来看,美国以555件专利诉讼位居全球第一,中国以522件专利诉讼紧随其后,排名全球第二。因此led通用照明应用领域相关诉讼专利的主要聚集地在美国和中国,他们既是led通用照明应用的主要市场国,也是主要专利布局国,在庞大的专利基数下,其也成为专利诉讼的高发区。

图5 led通用照明应用领域全球诉讼分布

分析国内522件led通用照明应用领域相关诉讼专利,按产品分支分为:家居照明(例如各种灯具,吸顶灯、筒灯、天花灯、射灯、阅读灯、台灯等用于家居的照明)、替换光源(灯泡,灯管,灯带等可替换的光源)、商业照明(舞台灯等服务于商业场所照明的需要而产生用于商业场合的照明系统)、户外照明(草坪灯、庭院灯、隧道灯、泛光灯、水底灯、路灯、洗墙灯、景观灯,地埋灯等用在室外的灯具,例如,公园、广场、马路两边以及户外广告用灯)、其他,共五个产品分支,得到各分支的专利诉讼情况,如下图6所示。

图6 led国内诉讼产品分支分布

从上图可以看到,户外照明、商照以及家居照明占比较大。在中国led通用照明应用领域中,此三类产品占据了较大的市场份额,随着国内竞争愈来愈激烈,随之产生的专利诉讼案件也与日俱增。

而从图7的专利诉讼类型上来看,也以实用新型专利占据绝对比例;

一方面是led通用照明应用领域和上游芯片以及中游封装技术不同,其技术上难度相对较低,因此从申请策略上来说申请实用新型更为合适,所以大部分企业都是申请实用新型为主,导致此领域在专利申请类型上实用新型占比本身就很高;

第二方面则是实用新型专利相比发明也具有其本身的优势,比如审查周期较短、对创造性高度要求较低、确有创新之处的实用新型专利更不易被宣告无效,因此无论是在led通用照明应用领域还是其他技术领域,采用实用新型专利发起侵权诉讼更容易出现。

图7 led国内专利诉讼类型分布

随着国内led产业的蓬勃发展,在国际市场的影响力越来越大,以及中美贸易摩擦的起伏,我国led厂商近年来频频遭遇美国国际贸易委员会(usitc)发起的“337调查”。

今年9月中国tcl集团、海信集团、联想集团及深圳万普拉斯科技有限公司等企业就被globalfou是不是紧固ndries公司指控侵犯其专利权,请求发起337调查并发布有限排除令和禁止令。

梳理近年来涉及我国led领域(扩展到上游芯片端)产品端的“337调查”情况如下表:

由表中的统计数据可以看出,近三年来年年均有涉及led领域产品端的“337调查”,因此,也为我国企业出口美国提出了更为严峻的专利考验。业内大型龙头企业如cree公司和飞利浦发起“337调查”的专利均超过5件,所述专利均非单一技术分支,cree公司的专利更是涵盖了从芯片端到封装再到应用端的上、中、下游技术分支,也从另一方面反映了大型龙头企业的专利布局实力较强。

技术保护建议

近年来通用led照明应用行业飞速发展,但竞争愈来愈激烈,未来如何从激烈竞争中脱颖而出?

注重研发,提升产品质量;或者跨界合作,走向智能化,比如智慧路灯,智慧家居照明等,但无论哪种发展方式,缺乏核心竞争力的led企业采用模仿与抄袭来发展的道路将会被专利之剑彻底斩断。

优秀企业在自身发展的不同阶段,往往会采取不同的知识产权战略,同时在技术、产品的各个节点,也会采取不同的知识产权手段去进行知识产权的保护、运用;而专利侵权风险规避对后来企业的重要性也将不言而喻。

为此,中国照明联合超凡知识产权发布《led通用照明应用知识产权白皮书》,以助力企业技术研发。

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