摘要:选择THOMSON(汤姆森)集团的DWPI(德温特世界专利索引)英文专利数据库，采集1965年1月1日到2008年12月31日期间的LED信号显示技术专利文献，建立英文专利数据库;再选择Derwent Innovation Index(德温特创新专利索引)专利分析系统，分别从专利申请总量、重点专利技术和重点专利持有人等方面，对LED信号显示技术专利进行深入的分析，并对比分析国内外LED信号显示技术专利的现状，提出发展我国LED信号显示技术的专利策略。
关键词:发光二极管;信号显示;国际专利分类号;专利数据库;专利分析
中图分类号:TN304 文献标识码:A
Worldwide Patent Analysis on LED Signal Display Technology
WEN Shang-sheng， WANG Bao-zheng，WEN Fei， MO Wen-zhen
(1.College of Material Science and Engineering， South China University of Technology， Guangzhou 510640， China;2. College of Electronic and information Engineering， South China University of Technology， Guangzhou 510640， China;3. College of Electric Power， South China University of Technology， Guangzhou 510640， China)
Abstract:DWPI patent database of THOMSON group was chosen， LED signal display technology patents between January 1， 1965 to December 31， 2008 were collected and the associated patent database was established. Derwent innovation Index patent analysis system was chosen， These LED signal display technology patents were analyzed deeply from the total amount of patent applications， key LED patents and key patent holders respectively. The present patent status of abroad and China's were compared. The patent strategy of developing our nation's LED signal display technology was also discussed.
Keywords:LED; signal display; IPC; patent database; patent analysis
引 言
发光二极管(LED)具有耗电量小、寿命长、响应速度快、体积小、无污染、易集成化等特点，因而在信号显示领域得到了大量的应用。它作为信号显示主要应用在交通信号灯、交通工具信号灯、安全信号以及仪表显示等方面[1]。
LED的最初应用是做仪器仪表的指示光源，目前的仪器仪表大量采用LED进行显示，可以显示出数字。汽车车灯按照用途分为照明灯和信号灯两大类，信号灯又分为外信号灯和内信号灯。外信号灯是指转向(指示)灯、制动灯、尾灯、示宽灯、倒车灯等;内信号灯泛指仪表盘的指示灯。据统计，全球约有交通信号灯2，000万座，以每座更新成本约500美元计算，未来每年全球仅在城市LED交通信号灯的消费上就有10亿美元的市场。
美国市场调研公司Strategies Unlimited预计，到2010年，高亮度LED的市场将达到83亿美元，超过2005年市场规模的两倍[2]。面对如此诱人的市场，国内外众多企业以及新兴资本都在加紧介入LED应用技术的研发。国际LED应用领域的专利在最近几年迅速发展，从2000年到2008年，平均年增长率超过60%，主要持有国为日本、美国以及韩国等。随着节能观念的推广和技术革新，预计此后LED应用领域的专利申请量将持续增长。
专利是反映科学技术发展水平最新动态的情报文献[3]。本文从专利申请总量、重点专利技术和重点专利持有人等方面，对我国LED信号显示技术的专利态势进行分析，可以揭示我国LED信号显示技术专利的现状、竞争格局和发展趋势，从而为相关单位技术人员所进行的技术开发提供参考。
1 专利检索数据库和分析系统
选择THOMSON集团的DWPI数据库为检索源，采用英文作为检索语言工具，采取选择检索项、寻找检索关键词及搭配、确定IPC、甄别同族专利、关注引证专利、排除杂项等检索策略，在专利数据库中对全球LED信号显示技术专利申请情况开展检索。数据采集时间为1965年1月1日到2008年12月31日，共检索到与LED信号显示技术相关的国外专利10，389项。然后，选择Derwent Innovation Index专利分析系统进行深入的分析。
2 全球LED信号显示技术专利国别分析
根据DWPI检索出来的数据，得到世界各国LED信号显示专利申请量TOP5的分布情况，如图1所示。其中，专利申请量TOP5的国家和地区依次是:美国(2，609件，25.1%)、日本(2，234件，21.5%)、中国(918件，8.8%)、欧盟(890件，8.6%)、世界知识产权组织(884件，8.5%)。
3 全球LED信号显示重点技术领域专利分析
为了研究与LED信号显示相关的国外专利技术主题，我们分别采用国际专利分类(IPC)和德温特手工代码(DMC) 进行统计分析。在10，389件国际LED信号显示专利中，LED照明、信号装置、微型光源、交通灯类技术主题居于前列，且所占比重较大，这说明LED信号显示领域相关专利的技术主题比较集中。
对于IPC分类来说，前10位技术主题涉及的专利数目为6，564件，占总申请量的63.18%。TOP3的IPC技术主题分别为:光发射的半导体器件(H01L33/00，2，385件，22.96%)、微型光源(F21Y101/02，576件，5.54%)、交通灯(G08G1/95，566件，5.45%)，如表1所示。
对于DMC分类来说，前10位技术主题涉及的专利数目为11，177件(由于一件专利可能有不同的DMC分类，所以前10位技术主题的总数量多于所检索的总专利数量)，也说明了LED信号显示相关专利的技术主题比较集中。TOP3的DMC技术主题分别为:LED照明、电路(X26-H，2，704件，26.02%)、LED 装置(U12-A01A，1，607件，15.47%)、交通信号灯(T07-B01A，1，100件，10.59%)，如表2所示。
由以上分析可以看出，主要国家的LED信号显示专利申请均集中在LED照明和电路、LED信号装置以及交通控制系统装置等方面。国内的LED信号显示相关专利则主要集中在固定安装的照明装置或系统、车辆光学信号、照明装置的布置以及道路车辆的控制系统等方面。总体来说，国内和国际专利申请的相关领域相差不大，都主要集中在LED装置和交通控制方面。但有个值得注意的问题是，中国LED信号显示相关专利申请中实用新型占总专利数量的82%，实用新型专利的最大特点是技术含量较低和效力未定，在专利战中的无效案比例比发明专利高很多。这就说明我国在LED信号显示相关专利的申请中，技术含量还不高，没有掌握核心技术，并且处于比较被动的地位。
4 全球LED信号显示技术专利地图分析
专利主题全景图，更能形象地展现LED信号显示领域内各个主题间的集中和关联情况。从图2中可以看出，LED信号显示技术主题主要集中在LED结构(comprise，comprising)、信号灯(signal)、发光二极管(emitting diode)、LED制作(formed，form)、LED光源(light source)等方面。其中LED结构和信号灯这两个技术主题尤为集中。
5 全球LED信号显示技术核心专利分析
根据LED信号显示技术的发展现状，我们从历史上的核心专利和未来发展的核心专利两个方面，来分析LED信号显示技术的核心专利。根据专利引证次数的多少，我们选取LED仪器、仪表信号显示的早期专利文献US3893028作为历史上的核心专利;选取交通信号灯的相关专利US6045240作为未来发展可能的核心专利，通过对这两个专利的引证情况，从一个侧面简要地分析了LED信号显示技术的发展历程。
5.1 历史核心专利US3893028的引证分析
有关LED信号显示技术的相关专利首先出现于上世纪70年代初期，其中较重要的一件是HEW- LETT PACKARD(惠普公司)在1973年提交的关于probe multimeter with display inverting means(带有反逆显示设备的探测万用表)的专利申请，专利号为US3893028。该专利至今被引用总计18次。在该专利出现不久，CHRYSLER CORPORATION(克莱斯勒公司)于1976年申请了一篇关于数字测试探测器技术(US4132946)的专利。此后出现了大量有关仪器、仪表显示的专利申请，技术主题主要围绕电力测试仪器、电路测试仪的数字显示、电子传感器显示、数字万用表、称量装置的显示等。LED较早应用于电子仪器、仪表显示，且一直以来这也是LED的主要应用领域。历年引证以及引证专利权人情况如表3、4所示。
5.2 未来核心专利US6045240的引证分析
近年来，交通信号灯是LED应用的一个热门方向，随着对节约能源、环境保护和交通安全意识的不断提高，以及LED价格的不断下降，使利用LED替代旧的路灯和交通信号灯将成为一个趋势，而LED交通信号方面的专利也将是专利申请的热点。LED交通信号灯方面一个重要的专利是Lumecon Relume在1997年提交的关于LED lamp assembly with means to conduct heat away from the LEDs(通过热传导使热量传出的LED灯部件)的专利申请，专利号为US6045240，该专利至今被引用总计133次。围绕这个专利，Lumecon Relume又在2000年申请了三个相关专利。但是引证这个专利最多的反而不是Lumecon Relume公司，而是3M公司(明尼苏达矿务及制造业公司)，分别在2003年(5件)、2004年(4件)、2006年(1件)、2007年(1件)引用该专利。由表5可以看出，2003年和2004年该专利被引证次数最多，引证的专利主要涉及交通信号装置、汽车照明装置、发光材料、LED器件的封装、LED驱动程序等方面。历年引证以及引证专利权人情况如表5、6所示。
6 全球LED信号显示重点专利持有人分析
从表7可以看出，按专利持有人的专利数量进行排名，TOP20的专利持有人共拥有1，900件LED信号显示专利，占LED信号显示专利总量10，389的19%。可以看出，LED信号显示专利比较分散，没有出现几家企业独霸的现象。在前20位专利持有人中，属于日本的有13家，显示出日本在LED信号显示领域的强劲实力。从公司情况看，排名第一位的专利持有人是德国欧司朗公司，拥有413件相关专利，占全部专利总量的3.98%;日本专利持有人第一位的是松下公司，拥有专利178件，占总量的1.71%; 美国有两家公司，分别为GELCORE(80件)和3M公司(78件)。中国的专利申请量虽然排名第三，但在前20位专利申请人中，却找不到中国企业。这说明中国的专利申请人比较分散，专利只涉及一些该技术领域的基本应用，在国际上并没有强势的相关企业诞生。
7 全球LED信号显示技术专利申请的发展态势
图3显示了全球LED照明技术专利申请总量的年度变化趋势。从历年的趋势情况看，LED信号显示技术总共经历了三个阶段:第一阶段是1983年至1991年，这一阶段的专利年申请量均在50～80件左右徘徊，相关技术还处在基础研究阶段;第二阶段是1991年至2001年，这一时期的专利申请量出现了较快的增长，从1990年的59件，增长到2001年的508件，基础技术渐趋成熟，与LED信号显示相关的专利技术也在逐步发展;第三阶段是2002年至2008年，这一时期的专利申请量出现了井喷式的增长，技术发展显示出快速增长态势，增长到最高时为2006年的1，418件。图3显示出近年专利申请数量快速下降，这是因为专利的审查延迟公开所致，对于具体数量还需要进一步观察。
8 结 论
(1) 从专利申请的国别分布来看，全球LED信号显示技术领域专利申请量前三甲国家为:美国、日本、中国;
(2) 从专利技术领域分布来看，全球LED照明技术专利前三甲IPC为:H01L003300、G02F000 113、F21Y010102;
(3) 从核心专利分析来看，惠普公司在仪器、仪表信号方面的专利US3893028以及Lumecon Relume公司在交通信号灯方面的专利US6045240，是LED信号显示技术领域的核心专利，并影响了当前LED信号显示技术的主流研究方向;
(4) 从专利重点持有人来看，排名前二十位的均是境外公司，没有一家中国企业进入TOP20内，说明中国公司在LED信号显示技术领域内还没有国际性大公司诞生;
(5)从专利申请的发展态势来看，2002年以后每年均有较多的专利申请，表明LED信号显示技术领域的专利申请目前正处于不断上升的阶段，发展前景良好。
综述，虽然在专利数量上，国内企业专利申请量并不逊于国外企业，但在专利的技术含量方面还是有较大差距的。国内专利以实用新型为主，且拥有自主知识产权的核心发明专利并不多。在平板显示产业与LED产业为未来支柱产业的背景下，我们的LED信号显示技术相关企业应加强专利战略研究，了解竞争对手的技术特点和状况，借鉴已有的相关专利技术进行改进，进而再申请，节约研发经费，在细分市场上寻找技术突破点，形成交叉许可专利，并尽可能地避免日后可能出现的专利侵权诉讼成本的支出。
参考文献
[1] 国家半导体照明工程研发及产业联盟. 中国半导体照明产业发展年鉴(2008-2009) [M]. 北京:机械工业出版社，2009.
[2] Tsunemasa Taguchi.Present Status of Energy Saving Technologies and Future Prospect in White LED Lighting， TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING，2008， 3: 21-26.
[3] 陈 燕，黄迎燕，方建国等. 专利信息采集与分析[M].北京:清华大学出版社，2006.
[4]
作者简介:文尚胜(1964-)，男，博士，副教授，主要从事半导体照明技术研究工作，E-mail:shshwen@ scut.edu.cn(论文背景简介:论文作者主持过2006年科技部863计划&“半导体照明重大工程项目&”、2008年广东省知识产权局&“LED产业专利态势分析&”项目，本论文是作者以上项目的部分工作总结)。