Найперші світлодіоди GaP і GaAsP із гомопереходом червоного, жовтого та зеленого низької світлової ефективності в 1970-х роках використовувалися для світлових індикаторів, цифрових і текстових дисплеїв. Відтоді світлодіодні технології почали застосовуватися в різних галузях застосування, включаючи аерокосмічну сферу, літаки, автомобілі, промислове застосування, комунікації, споживчі товари тощо, охоплюючи різні сектори національної економіки та тисячі домогосподарств. До 1996 року продажі світлодіодів у всьому світі досягли мільярдів доларів. Незважаючи на те, що світлодіоди були обмежені кольором і світловою ефективністю протягом багатьох років, користувачі віддали перевагу світлодіодам GaP і GaAsLED через їх тривалий термін служби, високу надійність, низький робочий струм, сумісність з цифровими схемами TTL і CMOS і багато інших переваг.
За останнє десятиліття висока яскравість і повний колір були передовими темами в дослідженнях світлодіодних матеріалів і технології пристроїв. Надвисока яскравість (UHB) відноситься до світлодіодів з інтенсивністю світла 100 мкд або більше, також відомих як світлодіоди рівня Candela (cd). Прогрес у розробці високояскравих A1GaInP та InGaNFED є дуже швидким і зараз досяг такого рівня продуктивності, якого не можуть досягти звичайні матеріали GaA1As, GaAsP та GaP. У 1991 році компанії Toshiba з Японії та HP зі Сполучених Штатів розробили помаранчевий світлодіод надвисокої яскравості InGaA1P620nm, а в 1992 році жовтий світлодіод надвисокої яскравості InGaA1P590nm був введений у практичне використання. У тому ж році Toshiba розробила жовто-зелений світлодіод надвисокої яскравості InGaA1P573nm із нормальною інтенсивністю світла 2 кд. У 1994 році японська корпорація Nichia розробила синій (зелений) світлодіод надвисокої яскравості InGaN450nm. На даний момент три основні кольори, необхідні для кольорового дисплея, червоний, зелений, синій, а також помаранчевий і жовтий світлодіоди, усі досягли інтенсивності світла на рівні кандели, досягаючи надвисокої яскравості та повнокольорового дисплея, роблячи вуличні повноцінними кольоровий дисплей світловипромінювальних трубок реальність. Розвиток світлодіодів у нашій країні почався в 1970-х роках, а індустрія виникла в 1980-х роках. По всій країні працює понад 100 підприємств, 95% виробників займаються виробництвом пост-пакування, і майже всі необхідні чіпи імпортуються з-за кордону. Завдяки кільком «п’ятирічним планам» щодо технологічної трансформації, технологічних проривів, впровадження передового іноземного обладнання та деяких ключових технологій китайська технологія виробництва світлодіодів зробила крок вперед.

1、 Продуктивність світлодіодів надвисокої яскравості:
Порівняно з GaAsP GaPLED, надвисока яскравість червоного A1GaAsLED має вищу світлову ефективність, а світлова ефективність прозорого низькоконтрастного (TS) A1GaAsLED (640 нм) близька до 10 лм/Вт, що в 10 разів більше, ніж у червоного GaAsP GaPLED. InGaAlPLED надвисокої яскравості забезпечує ті самі кольори, що й GaAsP GaPLED, зокрема: зелено-жовтий (560 нм), світло-зелений жовтий (570 нм), жовтий (585 нм), світло-жовтий (590 нм), помаранчевий (605 нм) і світло-червоний (625 нм). , темно-червоний (640 нм)). Порівнюючи світлову ефективність прозорої підкладки A1GaInPLED з іншими світлодіодними структурами та джерелами світла від ламп розжарювання, світлова ефективність поглинаючої підкладки InGaAlPLED (AS) становить 101 м/Вт, а світлова ефективність прозорої підкладки (TS) становить 201 м/Вт, що дорівнює 10 -20 разів вище, ніж у GaAsP GaPLED в діапазоні довжин хвиль 590-626 нм; У діапазоні довжин хвиль 560-570 він в 2-4 рази перевищує GaAsP GaPLED. InGaNFED надвисокої яскравості забезпечує синє та зелене світло з діапазоном довжин хвиль 450-480 нм для синього, 500 нм для синьо-зеленого та 520 нм для зеленого; Його світлова ефективність становить 3-151 м/Вт. Сучасна світлова ефективність світлодіодів надвисокої яскравості перевершила лампи розжарювання з фільтрами і може замінити лампи розжарювання з потужністю менше 1 Вт. Крім того, світлодіодні матриці можуть замінити лампи розжарювання потужністю менше 150 Вт. Для багатьох застосувань лампи розжарювання використовують фільтри для отримання червоного, помаранчевого, зеленого та синього кольорів, тоді як світлодіоди надвисокої яскравості можуть досягти того самого кольору. Останніми роками світлодіоди надвисокої яскравості, виготовлені з матеріалів AlGaInP та InGaN, об’єднали кілька (червоних, синіх, зелених) світлодіодних чіпів надвисокої яскравості разом, що дозволяє використовувати різні кольори без потреби у фільтрах. Включаючи червоний, помаранчевий, жовтий, зелений і синій, їхня світлова ефективність перевищила світлову ефективність ламп розжарювання і близька до передньої люмінесцентної лампи. Яскравість світла перевищила 1000 мкд, що може задовольнити потреби зовнішнього всепогодного та повнокольорового дисплея. Світлодіодний кольоровий великий екран може представляти небо та океан і створювати 3D-анімацію. Нове покоління червоних, зелених і синіх світлодіодів надвисокої яскравості досягло безпрецедентних результатів

2、 Застосування світлодіодів надвисокої яскравості:
Сигнальна індикація автомобіля: світлові індикатори автомобіля на зовнішній стороні автомобіля - це переважно поворотні вогні, задні ліхтарі та стоп-сигнали; Салон автомобіля в основному служить освітленням і дисплеєм для різних приладів. Світлодіод надвисокої яскравості має багато переваг порівняно з традиційними лампами розжарювання для автомобільних індикаторів і має широкий ринок в автомобільній промисловості. Світлодіоди витримують сильні механічні удари та вібрацію. Середній термін служби MTBF світлодіодних стоп-сигналів на кілька порядків вище, ніж у ламп розжарювання, що значно перевищує термін служби самого автомобіля. Таким чином, світлодіодні стоп-сигнали можуть бути упаковані як одне ціле без необхідності обслуговування. Прозора підкладка Al GaAs і AlInGaPLED має значно вищу світлову ефективність порівняно з лампами розжарювання з фільтрами, що дозволяє світлодіодним стоп-ліхтарям і покажчикам повороту працювати при менших струмах руху, як правило, лише на 1/4 від ламп розжарювання, таким чином зменшуючи відстань, яку можуть проїхати автомобілі. Менша електрична потужність також може зменшити об’єм і вагу внутрішньої системи електропроводки автомобіля, а також зменшити підвищення внутрішньої температури вбудованих світлодіодних сигнальних ліхтарів, дозволяючи використовувати пластики з меншою термостійкістю для лінз і корпусів. Час відгуку світлодіодних стоп-сигналів становить 100 нс, що менше, ніж у ламп розжарювання, що забезпечує більший час реакції для водіїв і підвищує безпеку водіння. Підсвічування і колір зовнішніх індикаторів автомобіля чітко визначені. Хоча внутрішнє освітлення автомобілів не контролюється відповідними державними службами, як зовнішні сигнальні ліхтарі, виробники автомобілів мають вимоги до кольору та освітлення світлодіодів. GaPLED вже давно використовується в автомобілях, а AlGaInP і InGaNFED надвисокої яскравості замінять більше ламп розжарювання в автомобілях завдяки своїй здатності відповідати вимогам виробників щодо кольору та освітлення. З точки зору ціни, незважаючи на те, що світлодіодні лампи все ще є відносно дорогими порівняно з лампами розжарювання, немає суттєвої різниці в ціні між двома системами в цілому. Завдяки практичному розвитку надвисокояскравих світлодіодів TSAlGaAs і AlGaInP, ціни протягом останніх років постійно знижувалися, і величина зниження буде ще більшою в майбутньому.

Індикація сигналів світлофора: використання світлодіодів надвисокої яскравості замість ламп розжарювання для світлофорів, попереджувальних вогнів і знаків тепер поширилося по всьому світу, з широким ринком і швидким зростанням попиту. Згідно зі статистичними даними Міністерства транспорту США в 1994 році, у Сполучених Штатах було 260 000 перехресть, де були встановлені світлофори, і на кожному перехресті повинно бути щонайменше 12 червоних, жовтих і синьо-зелених сигналів світлофора. На багатьох перехрестях також є додаткові знаки переходу та сигнальні вогні для переходу пішохідного переходу. Таким чином, на кожному перехресті може бути 20 світлофорів, і вони мають горіти одночасно. Можна зробити висновок, що в Сполучених Штатах приблизно 135 мільйонів світлофорів. В даний час використання світлодіодів надвисокої яскравості для заміни традиційних ламп розжарювання досягло значних результатів у зменшенні втрат електроенергії. Японія споживає на світлофорах близько 1 мільйона кіловат електроенергії на рік, а після заміни ламп розжарювання на світлодіоди надвисокої яскравості її споживання електроенергії становить лише 12% від початкового.
Компетентні органи кожної країни повинні встановити відповідні правила для світлофорів, визначаючи колір сигналу, мінімальну інтенсивність освітлення, структуру просторового розподілу променя та вимоги до середовища встановлення. Хоча ці вимоги ґрунтуються на лампах розжарювання, вони, як правило, застосовні до світлодіодних світлофорів із надвисокою яскравістю, які зараз використовуються. У порівнянні з лампами розжарювання світлодіодні світлофори мають довший термін служби, як правило, до 10 років. Враховуючи вплив суворого зовнішнього середовища, очікуваний термін служби слід скоротити до 5-6 років. В даний час червоні, помаранчеві та жовті світлодіоди AlGaInP надвисокої яскравості промислово розроблені та є відносно недорогими. Якщо модулі, що складаються з червоних світлодіодів надвисокої яскравості, використовуються для заміни традиційних світлофорів з червоними лампами розжарювання, можна мінімізувати вплив на безпеку, спричинений раптовим виходом з ладу червоних ламп розжарювання. Типовий світлодіодний сигнальний модуль складається з кількох наборів підключених світлодіодних ліхтарів. Взявши 12-дюймовий червоний світлодіодний світлофорний модуль як приклад, у 3-9 наборах підключених світлодіодних ліхтарів кількість підключених світлодіодних ліхтарів у кожному наборі становить 70-75 (загалом 210-675 світлодіодних ліхтарів). Якщо одна світлодіодна лампа виходить з ладу, це вплине лише на один набір сигналів, а решта наборів буде зменшено до 2/3 (67%) або 8/9 (89%) вихідного, не викликаючи збою всієї сигнальної головки як лампи розжарювання.
Основна проблема світлодіодних світлофорних модулів полягає в тому, що вартість виробництва все ще залишається відносно високою. Взявши як приклад 12-дюймовий світлодіодний світлодіодний світлодіодний модуль TS AlGaAs, він вперше був застосований у 1994 році за ціною 350 доларів США. До 1996 року 12-дюймовий світлодіодний сигнальний модуль AlGaInP із кращою продуктивністю коштував 200 доларів.

Очікується, що найближчим часом ціна світлодіодних світлодіодних світлодіодних модулів InGaN буде порівнянна з AlGaInP. Незважаючи на те, що вартість світлофорних головок розжарювання невелика, вони споживають багато електроенергії. Споживана потужність головки світлофора з лампою розжарювання діаметром 12 дюймів становить 150 Вт, а потужність світлофора, який перетинає дорогу та тротуар, становить 67 Вт. Відповідно до розрахунків, річне споживання електроенергії сигнальними лампами розжарювання на кожному перехресті становить 18133 кВт/год, що еквівалентно річному рахунку за електроенергію в розмірі 1450 доларів США; Однак модулі світлодіодних світлофорів дуже енергоефективні, причому кожен 8-12-дюймовий червоний світлодіодний модуль світлофора споживає 15 Вт і 20 Вт електроенергії відповідно. Світлодіодні знаки на перехрестях можуть відображатися за допомогою стрілочних перемикачів, споживана потужність всього 9 Вт. Відповідно до розрахунків, кожне перехрестя може заощадити 9916 кВт-год електроенергії на рік, що еквівалентно економії 793 доларів США на рахунках за електроенергію на рік. Виходячи із середньої вартості 200 доларів США за світлодіодний світлофорний модуль, червоний світлодіодний світлофорний модуль може відновити свою початкову вартість через 3 роки, використовуючи лише зекономлену електроенергію, і почати отримувати постійну економічну віддачу. Таким чином, наразі використання модулів інформації про дорожній рух AlGaInLED, незважаючи на те, що вартість може здаватися високою, все ще є економічно ефективним у довгостроковій перспективі.