我國LED可見光通信技術(shù)的專利申請分析

肖瑤，張濤，方慧風，范廣涵

(1.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州 510000；2.華南師范大學光電子材料與技術(shù)研究所，廣東廣州 510631)

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我國LED可見光通信技術(shù)的專利申請分析

肖瑤1，張濤2，方慧風2，范廣涵2

(1.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州 510000；2.華南師范大學光電子材料與技術(shù)研究所，廣東廣州 510631)

LED可見光通信技術(shù)是基于LED可見光頻段進行高速無線傳輸?shù)男滦偷耐ㄐ欧绞?。我們對LED可見光通信技術(shù)領域國內(nèi)專利申請趨勢、主要申請人分布、主要技術(shù)分布、技術(shù)生命周期進行了統(tǒng)計分析，并預測未來的發(fā)展趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，我國可見光通信技術(shù)起步較晚，專利申請主要集中在高校和科研機構(gòu)，LED可見光通信領域中的技術(shù)到產(chǎn)業(yè)上的轉(zhuǎn)移應用將會是下一階段發(fā)展的重點。

可見光通信；LED；專利分析；發(fā)展趨勢；應用；可見光；通信技術(shù)；專利

引言

LED照明在全球照明市場領域所占據(jù)的比重正逐年增加，預計到2021年，LED在全球照明領域的市場份額將占據(jù)52%以上[1-2]。由于白光LED自身具有高響應靈敏度，因此可以被用于進行高速的數(shù)據(jù)通信，可見光通信就是在白光LED技術(shù)基礎上發(fā)展起來的新型的無線光通信技術(shù)方式[3]。利用LED比傳統(tǒng)光源電光轉(zhuǎn)換速度快的特點，將信息高速加載到光強上并傳輸至空間覆蓋區(qū)域的接收終端，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換而獲得信息。

在LED照明領域國際大企業(yè)已形成較為完整的專利壁壘布局[12]，自2000年Tannaka Yuichi等人提出白光LED作為室內(nèi)照明和通信光源[13]開始，世界范圍針對可見光通信研究制高點和話語權(quán)已展開新一輪的爭奪[4]。在研究投入方面，歐美日等科技強國制定了較多大型科研計劃來促進在LED可見光領域發(fā)展，中國政府和企業(yè)在可見光通信研究也進行投入。在知識產(chǎn)權(quán)方面，對歐美日韓以及中國的可見光通信相關(guān)專利檢索發(fā)現(xiàn)，索尼、三星等具有較大的專利申請數(shù)量，有一定大的知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢，而中國企業(yè)和機構(gòu)雖然在國內(nèi)專利申請上具有一定的數(shù)量，但目前的國際專利申請數(shù)量較少，對LED可見光通信產(chǎn)業(yè)在國際發(fā)展上的影響力相對較弱[5]。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文從廣東省知識產(chǎn)權(quán)公共信息綜合服務平臺數(shù)據(jù)庫中，基于可見光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過關(guān)鍵詞、IPC檢索，經(jīng)過人工篩選降噪，檢索到中國LED可見光通信相關(guān)的專利數(shù)據(jù)1 872項，檢索時間截止到2016年12月31日。

專利申請的目的是為了獲得在某一地區(qū)技術(shù)上的獨占實施權(quán)，從而使該技術(shù)在該區(qū)域產(chǎn)生最大化的經(jīng)濟效益[6]，本文以中國作為目標市場，以中國專利申請為基礎進行分析。通過對申請量歷年申請情況的分析，對了解技術(shù)的發(fā)展趨勢和市場需求情況能夠提供相應的指導作用。通過對LED可見光通信領域?qū)＠麛?shù)據(jù)的深度挖掘與分析，從申請日、申請人、IPC分類號、主要申請人、技術(shù)生命周期進行統(tǒng)計分析，并從技術(shù)和經(jīng)濟的角度對專利申請數(shù)據(jù)變化進行分析，以了解LED可見光通信技術(shù)及主要申請人的研究動向、技術(shù)發(fā)展動態(tài)、研發(fā)人員動向、技術(shù)發(fā)展趨勢等。

2 專利檢索和分析

可見光通信技術(shù)起步于2000年前后，日本、韓國、歐洲等在該時間段先后開展研究，并實現(xiàn)應用化突破[7]。中國可見光通信專利發(fā)展起步較晚，圖1為中國LED可見光通信技術(shù)歷年專利申請情況進行統(tǒng)計，從圖1中可以發(fā)現(xiàn)1986—2001年相關(guān)專利技術(shù)申請量發(fā)展較為緩慢，基本上無上升趨勢，說明LED可見光技術(shù)還處在較低水平。從2002年開始，專利數(shù)量逐年增加，由于Lifi技術(shù)的提出和興起，帶動國內(nèi)對該技術(shù)的關(guān)注，加大在可見光通信技術(shù)方面的研發(fā)投入。專利申請量的高點出現(xiàn)在2014年，達到了308件，近幾年有所回落，但都還在200件以上，說明中國在LED可見光通信專利技術(shù)的研究，仍然是一大熱點。此外，從年申請量占總申請量的百分比來看，從2005年起，該領域申請量極為突出，2005—2016年的專利申請總量占總數(shù)的93.6%，2006—2014年專利申請量呈指數(shù)形式增漲，其中2010年增速高達41.9%。

圖1 中國LED可見光通信專利申請量趨勢Fig.1 Patent application trend of VLC technology in China

圖2 中國國內(nèi)LED可見光通信專利申請人省市分布Fig.2 Distribution of applicants source of VLC technology patent in China

圖2為中國國內(nèi)LED可見光通信專利申請人國省分布圖。從專利申請量來看，廣東的專利申請量占中國總申請量的17.3%，這是由于廣東省擁有成熟的LED產(chǎn)業(yè)鏈，在LED產(chǎn)業(yè)的封裝和應用領域具有相當?shù)母偁帉嵙?；長三角地區(qū)(江蘇、浙江、上海)的專利申請量占中國總申請量的19.4%，長三角地區(qū)LED產(chǎn)業(yè)主要集中在LED的外延、芯片的制備的研究和生產(chǎn)，為LED可見光通信的發(fā)展打下堅實的基礎；此外，近幾年我國政府加大對LED光通信技術(shù)的投入，與解放軍信息工程大學的合作使得河南省在可見光通信技術(shù)方面取得相應的研究成果，促進了河南省在LED可見光通信領域的發(fā)展。

圖3 可見光通信主要專利申請人排行Fig.3 The main patent applicants of VLC technology

圖3是中國可見光通信主要專利申請人排行，其中專利申請數(shù)量較大的中國專利申請人以高校和研究機構(gòu)為主，深圳光啟、青島海信、華為等企業(yè)也有較多的專利申請。從總體上來看，以解放軍信息工程大學、東南大學、北京郵電大學、中國科學院半導體研究所、中山大學等研究單位的專利申請數(shù)量居多，這說明可見光通信目前尚處在實驗室研發(fā)階段，距投入市場還存在一段距離。將中國作為目標市場的國外申請人，以日本的索尼、松下以及韓國的三星等企業(yè)為主，其在LED和通信領域在中國有相應的專利布局，隨著Lifi技術(shù)的興起，這些國際巨頭企業(yè)把目光盯住中國市場，并抓緊在中國的專利布局以便為其以后在中國市場上的發(fā)展保駕護航。排名前二十的中國企業(yè)申請人的專利申請量，占中國可見光通信專利總申請量的7.53%。從專利上來看，可見光通信技術(shù)還處于起步階段，從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應用，不僅需要更多的企業(yè)參與[7]，還需要政府更大的支持。

圖4 LED可見光通信主要專利申請人申請量Fig.4 Patent applications of the main patent applicants of VLC technology

在專利分析中通過對中國可見光通信領域主要申請人歷年申請量情況分析，尋找各申請人技術(shù)發(fā)展的時間分布、技術(shù)密集點。由圖4可以看出，在LED可見光通信技術(shù)領域排名前十一的國外申請人索尼、三星、松下、飛利浦對LED可見光通信技術(shù)研發(fā)起始時間較早，同時對LED可見光通信技術(shù)的研發(fā)投入呈歷年增加趨勢。而我國主要申請人對LED可見光通信技術(shù)的研發(fā)主要集中在近幾年，與國外申請人相比起步較晚，主要集中在高校和科研單位，同時處于增長趨勢，這與國家近幾年對LED可見光通信技術(shù)研發(fā)的投入密切相關(guān)，也說明該技術(shù)從實驗、研發(fā)到投入市場還存在一段時間，還需更多的企業(yè)與高校及科研單位合作，應用企業(yè)可以在此方面進行適當?shù)牟季帧?/p>

圖5 LED可見光通信申請專利IPC小組分布Fig.5 Distribution of patent applications of VLC technology about IPC group

IPC是目前國際上通用的專利技術(shù)分類系統(tǒng)，從IPC分類號的分布進行分析可以大致了解該技術(shù)領域?qū)＠暾埖闹饕獌?nèi)容和涉及的技術(shù)范圍[5]。本文對檢索出1 872件發(fā)明和實用新型專利進行IPC字段分析，取每項專利主分類號的小組作為劃分依據(jù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)這些專利主要分布在15個小組中，前15位小類所擁有的專利為1 219件，占65.1%，這些專利IPC小組分布見圖5。該圖反映了中國LED可見光通信技術(shù)主要專利技術(shù)領域的分布情況，從中可以看出，中國LED可見光通信的專利技術(shù)主要集中在H04B10、H05B37、G02B6、H01L33四個領域，由此可以看出中國LED可見光通信研究與開發(fā)的重點技術(shù)領域在于可見光通訊、半導體器件、照明裝置的驅(qū)動電路。進一步對主要技術(shù)領域進行年度走勢分析，還發(fā)現(xiàn)中國LED可見光通信技術(shù)領域這些年的發(fā)展速度略有不同。H04B10和H01L33發(fā)展速度遠遠超過其他技術(shù)，是該領域研究熱點與核心。值得注意的是從2007年起，H04B10/116即室內(nèi)或近距離類型系統(tǒng)的可見光通信技術(shù)出現(xiàn)快速發(fā)展，至今發(fā)展勢頭不減。

圖6 專利生命周期Fig.6 TCT of patent

圖7 H04B10/116小組專利生命周期Fig.7 TCT of patent about H04B10/116 group

圖8 H05B37/02小組專利生命周期Fig.8 TCT of patent about H05B37/02 group

圖9 H04B10/10專利生命周期Fig.9 TCT of patent about H04B10/10 group

圖10 H01L專利生命周期Fig.10 TCT of patent about H01L group

圖11 G02B6/42專利生命周期Fig.11 TCT of patent about G02B6/42 group

技術(shù)生命周期(TCT)[11]是用來判斷技術(shù)生命發(fā)展的階段包括：新興期、成長期、成熟期、衰落期(TCT=專利件數(shù)/專利權(quán)人數(shù))。圖6通過分析總體專利生命周期，發(fā)現(xiàn)LED可見光通信正處在發(fā)展階段，H04B10/116、H01L、H05B37/02、H04B10/10(參見圖7～圖10)處于起步和快速上升階段，G02B6/42領域?qū)＠幱谂腔采仙?，這是由于LED在2000年后的十多年屬于LED發(fā)展的黃金時間，LED的整體性能得到快速提升，在該階段LED相關(guān)技術(shù)發(fā)展成熟并形成一定規(guī)模，目前由于LED用于可見光通信的概念的提出對LED應用領域提供了新的發(fā)展方向，而光通信和光導在LED可見光通信技術(shù)提出之前已經(jīng)發(fā)展很成熟，因此在應用LED可見光通信領域中的光通信和光導關(guān)注度較低，但目前該技術(shù)處于研發(fā)階段主要集中在可見光通信和于可見光通信接合的LED裝置、照明裝置的驅(qū)動電路領域的研究。

目前，中國LED照明產(chǎn)業(yè)已形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并具有一定的研發(fā)實力和產(chǎn)業(yè)規(guī)模，為LED可見光通信在中國的發(fā)展奠定了較好的基礎?？梢姽馔ㄐ女a(chǎn)業(yè)及研究尚處于起步階段，其應用前景十分可觀[5]但在技術(shù)方面還有許多未解決的問題[8-10]。通過對可見光通信技術(shù)專利分析發(fā)現(xiàn)：對具有競爭力的先進技術(shù),加以使用優(yōu)化自身，分析重要競爭對手所擁有的相關(guān)專利和核心專利，可以確定競爭對手的技術(shù)、市場發(fā)展動向，如此可使我國企業(yè)保持相對競爭地位及技術(shù)競爭優(yōu)勢[11]。中國目前在LED可見光通信領域正面臨著千載難逢的機遇，一旦可見光通信在中國起步應用，將為LED開辟一個新的發(fā)展方向，隨之而來的將會帶來一個新的LED可見光通信的信息化時代。

3 結(jié)束語

中國在LED可見光通信專利發(fā)展起步晚于日本、韓國、歐洲等國家或地區(qū)，但中國在國內(nèi)專利布局上較其他外來申請人具有一定優(yōu)勢。目前我國LED可見光通信技術(shù)還處于研發(fā)階段，主要申請人以高校、科研單位為主，從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應用，還需要更多的企業(yè)參與和政府更大的支持。我國具有條件良好的LED產(chǎn)業(yè)基礎，對可見光通信的發(fā)展能夠起到帶動作用?；谖覈梢姽馔ㄐ诺陌l(fā)展狀況，我國應展開核心領域?qū)＠暾埡筒季郑訌姰a(chǎn)學研合作，將研究成果快速投入到產(chǎn)業(yè)中。推進可見光通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，中國企業(yè)可加強針對重點專利申請人的關(guān)注，防止國外對我國LED可見光通信技術(shù)領域的專利壁壘，為以后我國在該技術(shù)領域知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)展掃清障礙。

[1] 10年內(nèi)LED將占商用照明一半以上份額.http://www.afzhan.com/new s/Detail/20080.html

[2] HARUYAMA S.Visible light communications:Recent activities in Japan[R]. Boston, MA, USA: Academia Day at BU Photonics Center,Boston University,2011.

[3] 陳特，劉璐，胡薇薇.可見光通信的研究[J].中興通訊技術(shù)，2013,19(1):49-52.

[4] JOVICIC A, LI J, RICHARDSON T. Visible light communication: opportunities, challenges and the path to market[J]. IEEE Communications Magazine,2013,51(12):26-32.

[5] 徐正元.中國發(fā)展可見光通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的思考[J].中興通訊技術(shù)，2015,21(1):52-54.

[6] 林瑞明，李萬輝，于海洋.臺灣LED技術(shù)專利數(shù)據(jù)挖掘分析[J].情報探索，2011,(3):59-63.

[7] 王華，張亞菲.基于專利分析的我國LED可見光通信技術(shù)分析[J].照明工程學報，2016,27(4):140-143.

[8] BAI B, HE Q F, XU Z Y, et al. The color shift key modulation with non-uniform signaling for visible light communication [C]//Proceedings of the 1st IEEE Workshop on Optical Wireless Communications in China. 2012.

[9] BAI B, XU Z Y, FAN Y Y. Joint LED dimming and high capacity visible light communication by overlapping PPM [C]//Proceedings of the 2010 19thAnnual Wireless and Optical Communications Conference (WOCC 2010), Shanghai, China,2010:14-15.

[10] GANCARZ J, ELGALA H, LITTLE T D C.Impact of lighting requirements on VLC systems [J]. IEEE Communications Magazine, 2013,51(12): 34-41.

[11] 張燕舞，蘭小筠.企業(yè)戰(zhàn)略與競爭分析方法之——專利分析法[J].情報科學，2003，21(8):808-810.

[12] 張濤，范廣涵，肖瑤.飛利浦公司LED相關(guān)技術(shù)專利分析報告[C]// 海峽兩岸第二十一屆照明科技與營銷研討會論文集. 中國照明學會，2015.

[13] NAKAMURA S. Present performance of InGaN based blue/green/yellow LEDs[C]// Proceedings of the SPIE Conference on Light-Emitting Diodes: Research, Manufacturing,and Applications.2007.

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署全球高效照明推廣研討會在京召開

2017年6月9日，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署全球高效照明推廣研討會在北京國家會議中心召開。此次會議的主題是"China's Lighting Revolution: Leading the Global Market Transformation"，邀請國家發(fā)改委、工信部、科技部相關(guān)領導以及中國照明企業(yè)，共同探討中國的節(jié)能照明技術(shù)與產(chǎn)品如何"走出去"，滿足全球照明市場轉(zhuǎn)換的深層需求，特別是市場轉(zhuǎn)換潛力巨大的發(fā)展中國家需求。此次大會集中討論發(fā)展中國家節(jié)能照明推廣的形勢和機遇、全球節(jié)能照明推廣項目、照明企業(yè)海外推廣案例分享、推廣節(jié)能照明的融資機制4大議題。

2017年中國照明論壇——半導體照明創(chuàng)新應用與發(fā)展論壇征文通知

2016年杭州G20峰會上半導體照明的應用展示令世界矚目，不僅展示了杭州市的內(nèi)涵與價值，還提升了城市照明建設與管理的水平。隨著半導體照明技術(shù)的發(fā)展，半導體照明創(chuàng)新應用進入新的發(fā)展階段，在城市景觀照明、智慧照明、健康照明、農(nóng)業(yè)照明、汽車照明等領域的應用正不斷深入，在國家重大工程項目中的作用和價值將不斷凸顯。

2017年，中國照明學會將迎來30周年華誕。中國照明論壇是中國照明學會傾力打造的最具權(quán)威性和專業(yè)性的行業(yè)交流平臺，2017年中國照明論壇——半導體照明創(chuàng)新應用與發(fā)展論壇將于2017年9月隆重舉辦，同期召開中國照明學會理事會，舉行中國照明學會成立30周年慶典活動和第12屆中照照明獎頒獎典禮。論壇將邀請行業(yè)專家、學者、設計師等，共同探討半導體照明的創(chuàng)新應用與發(fā)展，助力我國成為半導體照明強國。

現(xiàn)向大家廣泛征集與本次論壇主題相關(guān)的論文或?qū)ｎ}報告，具體要求如下：

一、征文主題

1.半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展

1)政策、法規(guī)解讀

2)科技發(fā)展報告

3)市場分析

2.半導體照明創(chuàng)新應用

1)智慧城市

2)交通運輸照明

3)健康醫(yī)療照明

4)生物農(nóng)業(yè)照明

5)室內(nèi)照明

6)可見光通信

7)其他

3.半導體照明新技術(shù)&新產(chǎn)品

1)材料與芯片

2)封裝

3)智能控制

4)光學設計

5)新產(chǎn)品發(fā)布

4.半導體照明標準與檢測

1)計量與測試

2)產(chǎn)品認證

3)檢測與評估

4)基礎標準解讀

5)應用標準解讀

5.照明工程&照明設計

1)城市照明規(guī)劃

2)照明工程案例

3)照明設計創(chuàng)新

6.半導體照明其他主題

二、時間要求

1.論文摘要提交截止時間：2017年6月30日

2.論文全文提交截止時間：2017年7月30日

三、其他要求

1.格式要求：論文寫作要符合國家出版相關(guān)標準與規(guī)范。

論文要求有完整的標題(宋體，三號，加粗)、作者(宋體，小四號)、工作單位(宋體，五號)，正文(宋體，小四號)，參考文獻(宋體，五號)；論文中，圖表須配上文字說明，并編號；圖表內(nèi)容須清晰明了。

2.投稿時請Email發(fā)送論文(word文檔格式)，附作者聯(lián)系方式及通訊地址。

3.論文或?qū)ｎ}報告經(jīng)審核錄用后，將刊登在《2017年中國照明論壇——半導體照明創(chuàng)新應用與發(fā)展論壇論文集》，優(yōu)秀論文推薦在《照明工程學報》發(fā)表。

4.請勿一稿多投。

四、投稿郵箱：zmgcqk@163.com QQ：1900562230

五、聯(lián)系電話：010-65830997

聯(lián)系人：高飛，鄭炳松

Patent Analysis of LED Visible Light Communication Technology in China

XIAO Yao1， ZHANG Tao2， FANG Huifang2， FAN Guanghan2

(1.Patent Examination Cooperation Center of The Patent Office,SIPO,Guangdong,Guangzhou 510000,China;2.Institute of Opto-electronic Materials and Technology,South China Normal University,Guangzhou 510631,China)

LED visible light communication is a new kind of communication which achieves wireless transmission through visible light spectrum of LED. Based on patent information， the paper clarifies the development path of VLC technology and main patent applicants． It also predicts further technical trends．According to the analysis， the VLC research started late in China, and most of the applicants are from universities or research institutes．Communication technology and application design will be the focus areas in the near future.

VLC；LED；patent analysis；development trend；application；visible light; communication technology; patent

國家自然基金委專項(項目號：11347219)

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2017.03.022