Análisis de aplicaciones de sistemas de iluminación de LEDs

Se recopiló información de aplicaciones de sistemas de LEDs en fuentes ajenas a patentes, pues como se mencionó anteriormente, la comparación de las aplicaciones encontradas en documentos técnicos y opiniones de la industria contra las aplicaciones encontradas en las patentes permitió detectar áreas de oportunidad para un posible desarrollo futuro.

De manera general, las aplicaciones de LEDs destacan por tener una larga durabilidad y por requerir mantenimiento mínimo. El resultado de esta recopilación encontró las siguientes aplicaciones para dichos productos:

 Señalización de tráfico: Se destaca la utilidad de los LEDs debido a su alta eficiencia, requieren un mínimo mantenimiento y poseen una visibilidad superior a otros sistemas de iluminación para este tipo de propósitos

 Arquitectura: Se mencionan aplicaciones tanto en exteriores como en interiores, principalmente como ornamento.

 Anuncios: Han demostrado ser particularmente útiles para anuncios de tamaño pequeño, como señales de salida, para iluminar anuncios en la calle, etc.

 Seguridad: Para iluminar áreas oscuras de difícil acceso, por ejemplo en las escaleras de cines, etc.

 Automotriz: Es conocida la aplicación de sistemas de LEDs en automóviles, principalmente para las luces externas, para espejos, y en el interior del automóvil, se espera que los nuevos modelos del 2008 de algunas compañías tengan sistemas de iluminación interior completamente formados por LEDs.

 Displays: Estas aplicaciones se refieren a la iluminación de pantallas, bajo el concepto de retroiluminación.

 Iluminación de áreas: Por ejemplo mesas, estaciones de trabajo, y mostradores. También se mencionan aplicaciones para elevadores y máquinas dispensadoras

 Iluminación médica: Se han aplicado LEDs principalmente como lámparas para dentistas, y como luz para usarse en microscopios, además de que ciertos LEDs tienen la capacidad de emitir luz de cierta longitud de onda capaz de provocar reacciones químicas, esto se utiliza sobre todo para la foto curación de resinas epóxicas y para tratamientos dermatológicos. Las aplicaciones anteriormente listadas, fueron validadas con las patentes encontradas, comprobando que dichas aplicaciones siguen en desarrollo constante. Además, durante la revisión de patentes se pudieron detectar más aplicaciones interesantes, que por presentar un número reducido de patentes, representan áreas de oportunidad que requieren una investigación más profunda:

 Durante la recopilación se encontraron patentes que utilizaban LEDs como medios de iluminación para herramientas como endoscopios, y otros utensilios como sombrillas, calzado entre otros; lo anterior resulta una propuesta interesante debido al número reducido de patentes que presentaron dichas aplicaciones, al menos durante los últimos 8 años. Es claro que esta área de oportunidad es la más sencilla y no es la más recomendable, sin embargo se menciona como una tendencia menor.

 Además, se presentan aplicaciones en sistemas de lectura de códigos de barra de tamaño pequeño y de fácil traslado.

 Resulta particularmente interesante aplicaciones de sistemas de iluminación de LEDs en la agricultura. De estos casos se puede mencionar algunos ejemplos, como la patente coreana KR20040071094 la cual protege un sistema de cultivo de vegetales utilizando una lámpara de LEDs y la patente alemana DE10360787 la cual propone un sistema de mejoramiento de las semillas por medio de la iluminación de las semillas secas con arreglos de LEDs con luz de longitud de onda entre 500-600 nanómetros.

 Otra aplicación interesante para sistemas de iluminación de LEDs con longitudes de onda distintas a la luz visible es referente a sistemas de purificación de agua, como lo presentado en la patente mexicana MXPA05003029. Es importante mencionar que Philips dentro de sus aplicaciones principales presenta productos para purificación de agua y de aire por medio de luz ultravioleta utilizando LEDs.

 Por último, se detectaron patentes que por medio de LEDs crearon un sistema de comunicación remota en utensilios de cocina.

Resumiendo las áreas de oportunidades detectadas, se detectó que la aplicación de LEDs cuya iluminación tuviera longitudes de onda fueran diferentes a la luz visible es un campo en vías de desarrollo y el cual merece una mayor atención.

Además del análisis anterior, durante las etapas anteriores se mencionó el propósito de conocer las aplicaciones de sistemas de LEDs desarrollados por las empresas más innovadoras. De acuerdo a la recopilación de patentes, se identificaron las siguientes nueve empresas como las más innovadoras en temas de LEDs en los últimos 8 años (2000-2008), de acuerdo a su producción de patentes:

 Philips

 GELcore

 Toyoda Gosei

 Seoul Semiconductor Company

 Osram

 Stanley Electric

 Matsushita

 Samsung

 Xerox

Es importante mencionar que este listado fue validado durante la revisión en publicaciones científicas y reconocidas (LEDs Magazine). El orden aquí mostrado se dividió de acuerdo al enfoque de las empresas, como se muestra en el apartado de recopilación.

A continuación se muestra la tabla 4.4 que enlista a las nueve empresas antes mencionadas y las aplicaciones principales de los sistemas de iluminación de LEDs desarrollados. En la primera columna se muestra el nombre de la empresa. En la segunda columna se enlistan las aplicaciones, de acuerdo a la lectura de las patentes encontradas en el rango de Enero del 2000 a Marzo del 2008, y en la tercera aquellas que las empresas mencionan en sus sitios de internet particulares. Lo anterior permite conocer el interés actual para sus desarrollos tecnológicos, contra toda la gama de aplicaciones que ofrecen.

Empresa Aplicaciones (Patentes) Aplicaciones (Empresa)

PHILIPS Iluminación Automotriz Bronceado

Iluminación General (Lámparas, Bulbos, etc.) Terapia con luz

LASERs Entretenimiento

Retroiluminación Iluminación precisa

Sensores de Imagen Purificación de agua y aire

Señalización de tráfico Iluminación de acuarios

Señalización de Tráfico Calentamiento Infrarrojo Iluminación de electrodomésticos Lámparas de proyección Iluminación de aeropuertos Iluminación de estaciones petroleras Señalización general

GELCORE Iluminación General Señalización general

Señalización general Arquitectura

Señalización de tráfico Señalización de tráfico

Señalización ferroviaria Señalización ferroviaria

Iluminación de Displays

TOYODA GOSEI Iluminación General Iluminación General

Iluminación Automotriz Displays

Displays Señalización de tráfico

Iluminación Automotriz

Entretenimiento

Telefonía móvil

SEOUL Esterilización Iluminación General

SEMICONDUCTOR Arquitectura

Entretenimiento

Señalización general

OSRAM Componentes de LEDs Retroiluminación

Iluminación Automotriz Iluminación Automotriz

Iluminación General Iluminación General

Señalización de Tráfico Telefonía móvil

Señalización ferroviaria

STANLEY Iluminación Automotriz Iluminación General

ELECTRIC Iluminación General

Impresión

Señalización de Tráfico

MATSUSHITA LASERs N/D

Retroiluminación

SAMSUNG Retroiluminación Retroiluminación

XEROX Barras de impresión Impresoras

Detección de colores

Tabla 4.4 Listado de empresas y sus aplicaciones de sistemas de LEDs (Patentes del 2000 al 2008. Empresas a Marzo del 2008)

A continuación se extiende la información referente a aplicaciones por medio de un análisis de las patentes encontradas para cada empresa, primeramente mencionando aquellas patentes que no fueron clasificables bajo los criterios de la tabla y además citando las clasificaciones internacionales donde se produjeron el mayor número de patentes.

Se observa que la mayoría de los productos de las empresas más importantes son clasificados dentro de la clase H01L. Esta clase se refiere al desarrollo de nuevos tipos de LED, ya que la base de un LED es un semiconductor, y esta clasificación se enfoca precisamente en el desarrollo de nuevos aparatos basados en semiconductores.

Philips

Existe una proporción prácticamente igual de patentes clasificadas en la clase H05B. Cabe mencionar que durante la evaluación de la patente para PCT de la tecnología de interés, se colocó a la patente en esta clase, la cual se refiere a sistemas de iluminación que no pueden ser clasificadas bajo los términos comunes del IPC. Esto nos da a entender que aquellos aparatos que son ubicados dentro de esta clasificación son en cierta forma innovadores en cuanto a su aplicación. Todas las empresas analizadas presentan patentes que caen dentro de esta clasificación, variando en proporción respecto al resto de sus patentes.

Esta empresa presenta patentes protegiendo LEDs, sus componentes y sus métodos de manufactura. Se destacan patentes de LEDs multicolor y sus métodos de control, sistemas híbridos de LEDs (distintos tipos de LEDs en un solo sistema), arreglos de conjuntos (bidimensionales y tridimensionales), desarrollo de colimadores y demás métodos ópticos de difusión de la luz y por último desarrollo de LEDs orgánicos.

GELcore (GE Lumination)

En el caso particular de GELcore, un gran número de sus patentes se clasifican dentro de la clase F21V, la cual se refiere a combinaciones de aparatos de iluminación y configuraciones implicando otros aparatos, lo cual en concepto es lo que está desarrollándose con la tecnología de interés. Al igual que Philips se encuentra desarrollando nuevos tipos de LEDs, destacando sus desarrollos específicamente en chips y en arreglos de LEDs, además de un cierto número de patentes en soluciones de administración de temperatura y en desarrollo de LEDs de color rojo.

Toyoda Gosei

Sus patentes protegen avances en sus productos de LEDs, en sus sustratos, y drivers principalmente, además de proteger arreglos específicos y sus métodos de manufactura.

Seoul Semiconductor

Dentro de las patentes encontradas de esta empresa no menciona aplicaciones específicas para sus productos, pues en realidad esta empresa únicamente se dedica a producir LEDs, es decir que no se dedica a producir para el usuario final. Sin embargo, destaca una patente especial para la purificación en un humidificador. Para cada LED dentro de la página menciona las posibles aplicaciones. Además, esta empresa presenta como su producto principal un LED que no necesita conversión de corriente. OSRAM

Un gran número de patentes de OSRAM protegen componentes de LEDs, la manera en cómo administrar la corriente, su radiación, su temperatura, y su óptica y los métodos de manufactura de dichos componentes. Además se detectaron patentes de LEDs orgánicos (OLED), cuyos chips no son metálicos sino de otro material, siendo como su nombre lo indica, de origen orgánico.

Stanley Electric

Esta empresa japonesa presenta patentes para sus LEDs presentando innovaciones en:

 Chips

 Manejo del calor

 Administración de la corriente eléctrica

 Montajes

 Componentes ópticos

 Drivers

 OLEDs

Es importante mencionar que dentro de sus patentes se menciona un mayor número de aplicaciones que las mencionadas en su página comercial.

Matsushita

Presenta desarrollos de sistemas de LEDs alimentados por el sol, además de desarrollos de tipos de chips para LEDs, arreglos de los mismos y accesorios (ópticos, eléctricos y montajes) para mejorar la eficiencia de los aparatos. Para lo anterior además protege sus métodos de manufactura.

Samsung

Las patentes de esta empresa en temas de LEDs se enfocan en la retroiluminación, pues sus televisores más nuevos utilizan esta tecnología.

Xerox

La empresa Xerox es un caso interesante respecto a sus desarrollos basados en LEDs ya que dicha organización es bien conocida dentro del campo de la impresión, es por ello que sus patentes en su mayoría presentan aplicaciones de LEDs precisamente para sistemas de impresión. Bajo estas aplicaciones se presentan patentes que específicamente presentan arreglos estructurados de LEDs, e incluso aplicaciones utilizando LEDs orgánicos.