Os primeiros LEDs de baixa eficiência luminosa vermelhos, amarelos e verdes de homojunção GaP e GaAsP na década de 1970 foram aplicados a luzes indicadoras, displays digitais e de texto. A partir de então, o LED começou a entrar em diversos campos de aplicação, incluindo aeroespacial, aeronaves, automóveis, aplicações industriais, comunicações, produtos de consumo, etc., abrangendo diversos setores da economia nacional e milhares de domicílios. Em 1996, as vendas de LED em todo o mundo atingiram bilhões de dólares. Embora os LEDs tenham sido limitados pela cor e pela eficiência luminosa por muitos anos, os GaP e GaAsLEDs foram preferidos pelos usuários devido à sua longa vida útil, alta confiabilidade, baixa corrente operacional, compatibilidade com circuitos digitais TTL e CMOS e muitas outras vantagens.
Na última década, alto brilho e cores têm sido tópicos de ponta na pesquisa de materiais LED e tecnologia de dispositivos. Brilho ultra alto (UHB) refere-se a LED com intensidade luminosa de 100mcd ou mais, também conhecido como LED de nível Candela (cd). O progresso no desenvolvimento de A1GaInP e InGaNFED de alto brilho é muito rápido e agora atingiu um nível de desempenho que os materiais convencionais GaA1As, GaAsP e GaP não conseguem alcançar. Em 1991, a Toshiba do Japão e a HP dos Estados Unidos desenvolveram o LED laranja de brilho ultra-alto InGaA1P620nm e, em 1992, o LED amarelo de brilho ultra-alto InGaA1P590nm foi colocado em uso prático. No mesmo ano, a Toshiba desenvolveu o LED InGaA1P573nm amarelo verde de brilho ultra-alto com intensidade de luz normal de 2cd. Em 1994, a Nichia Corporation do Japão desenvolveu o LED InGaN450nm azul (verde) de brilho ultra-alto. Neste ponto, as três cores primárias necessárias para exibição colorida, LEDs vermelho, verde, azul, bem como laranja e amarelo, atingiram a intensidade luminosa do nível Candela, alcançando brilho ultra-alto e exibição colorida, tornando o exterior completo. exibição colorida de tubos emissores de luz uma realidade. O desenvolvimento do LED em nosso país começou na década de 1970, e a indústria surgiu na década de 1980. Existem mais de 100 empresas em todo o país, com 95% dos fabricantes envolvidos na produção pós-embalagem, e quase todos os chips necessários são importados do exterior. Através de vários “Planos Quinquenais” para transformação tecnológica, avanços tecnológicos, introdução de equipamentos estrangeiros avançados e algumas tecnologias-chave, a tecnologia de produção de LED da China deu um passo em frente.

1、 Desempenho de LED de brilho ultra-alto:
Comparado com GaAsP GaPLED, o A1GaAsLED vermelho de brilho ultra-alto tem maior eficiência luminosa, e a eficiência luminosa do A1GaAsLED transparente de baixo contraste (TS) (640nm) é próxima de 10lm/w, que é 10 vezes maior que a do GaAsP GaPLED vermelho. O InGaAlPLED de brilho ultra-alto fornece as mesmas cores do GaAsP GaPLED, incluindo: amarelo verde (560nm), amarelo verde claro (570nm), amarelo (585nm), amarelo claro (590nm), laranja (605nm) e vermelho claro (625nm , vermelho escuro (640 nm)). Comparando a eficiência luminosa do substrato transparente A1GaInPLED com outras estruturas de LED e fontes de luz incandescentes, a eficiência luminosa do substrato absorvente InGaAlPLED (AS) é 101m/w, e a eficiência luminosa do substrato transparente (TS) é 201m/w, que é 10 -20 vezes maior que o GaAsP GaPLED na faixa de comprimento de onda de 590-626nm; Na faixa de comprimento de onda de 560-570, é 2 a 4 vezes maior que GaAsP GaPLED. O InGaNFED de brilho ultra-alto fornece luz azul e verde, com uma faixa de comprimento de onda de 450-480 nm para azul, 500 nm para azul esverdeado e 520 nm para verde; Sua eficiência luminosa é de 3-151m/w. A atual eficiência luminosa dos LEDs de altíssimo brilho ultrapassou a das lâmpadas incandescentes com filtros, podendo substituir lâmpadas incandescentes com potência inferior a 1 watt. Além disso, os conjuntos de LED podem substituir lâmpadas incandescentes com potência inferior a 150 watts. Para muitas aplicações, as lâmpadas incandescentes usam filtros para obter as cores vermelha, laranja, verde e azul, enquanto o uso de LEDs de brilho ultra-alto pode atingir a mesma cor. Nos últimos anos, LEDs de brilho ultra-alto feitos de materiais AlGaInP e InGaN combinaram vários chips de LED de brilho ultra-alto (vermelho, azul, verde), permitindo várias cores sem a necessidade de filtros. Incluindo vermelho, laranja, amarelo, verde e azul, a sua eficiência luminosa excedeu a das lâmpadas incandescentes e está próxima da das lâmpadas fluorescentes avançadas. O brilho luminoso excedeu 1000mcd, o que pode atender às necessidades de exibição externa em qualquer clima e em cores. A grande tela colorida de LED pode representar o céu e o oceano e obter animação 3D. A nova geração de LEDs vermelhos, verdes e azuis de brilho ultra-alto alcançou

2、 Aplicação de LED de brilho ultra-alto:
Indicação de sinal do carro: As luzes indicadoras do carro na parte externa do carro são principalmente luzes de direção, lanternas traseiras e luzes de freio; O interior do carro serve principalmente como iluminação e exibição de diversos instrumentos. O LED de brilho ultra-alto tem muitas vantagens em comparação com as lâmpadas incandescentes tradicionais para luzes indicadoras automotivas e possui um amplo mercado na indústria automotiva. Os LEDs podem suportar fortes choques mecânicos e vibrações. O MTBF médio de vida útil das luzes de freio LED é várias ordens de grandeza superior ao das lâmpadas incandescentes, excedendo em muito a vida útil do próprio carro. Portanto, as luzes de freio LED podem ser embaladas como um todo sem considerar manutenção. Substrato transparente Al GaAs e AlInGaPLED têm eficiência luminosa significativamente maior em comparação com lâmpadas incandescentes com filtros, permitindo que luzes de freio e piscas LED operem em correntes de condução mais baixas, normalmente apenas 1/4 das lâmpadas incandescentes, reduzindo assim a distância que os carros podem percorrer. A menor energia elétrica também pode reduzir o volume e o peso do sistema de fiação interna do carro, ao mesmo tempo que reduz o aumento da temperatura interna das luzes de sinalização LED integradas, permitindo o uso de plásticos com menor resistência à temperatura para lentes e caixas. O tempo de resposta das luzes de freio LED é de 100ns, que é menor que o das luzes incandescentes, deixando mais tempo de reação para os motoristas e melhorando a segurança ao dirigir. A iluminação e a cor das luzes indicadoras externas do carro estão claramente definidas. Embora a iluminação interna dos carros não seja controlada pelos departamentos governamentais relevantes, como as luzes de sinalização externas, os fabricantes de automóveis têm requisitos para a cor e iluminação dos LEDs. GaPLED é usado há muito tempo em carros, e AlGaInP e InGaNFED de brilho ultra-alto substituirão mais lâmpadas incandescentes em carros devido à sua capacidade de atender aos requisitos dos fabricantes em termos de cor e iluminação. Do ponto de vista do preço, embora as luzes LED ainda sejam relativamente caras em comparação com as lâmpadas incandescentes, não há diferença significativa de preço entre os dois sistemas como um todo. Com o desenvolvimento prático de LEDs TSAlGaAs e AlGaInP de brilho ultra-alto, os preços têm diminuído continuamente nos últimos anos, e a magnitude da diminuição será ainda maior no futuro.

Indicação de semáforos: O uso de LEDs de brilho ultra-alto em vez de lâmpadas incandescentes para semáforos, luzes de alerta e luzes de sinalização se espalhou por todo o mundo, com um mercado amplo e uma demanda em rápido crescimento. De acordo com estatísticas do Departamento de Transportes dos EUA em 1994, havia 260.000 cruzamentos nos Estados Unidos onde foram instalados semáforos, e cada cruzamento deve ter pelo menos 12 semáforos vermelhos, amarelos e azul-esverdeados. Muitos cruzamentos também têm sinais de transição adicionais e luzes de advertência de travessia de pedestres para atravessar a estrada. Desta forma, pode haver 20 semáforos em cada cruzamento, e eles devem acender simultaneamente. Pode-se inferir que existem aproximadamente 135 milhões de semáforos nos Estados Unidos. Atualmente, o uso de LEDs de altíssimo brilho para substituir as lâmpadas incandescentes tradicionais alcançou resultados significativos na redução da perda de energia. O Japão consome cerca de 1 milhão de quilowatts de eletricidade por ano em semáforos e, após substituir as lâmpadas incandescentes por LEDs de brilho ultra-alto, seu consumo de eletricidade é de apenas 12% do original.
As autoridades competentes de cada país deverão estabelecer regulamentos correspondentes para semáforos, especificando a cor do sinal, intensidade mínima de iluminação, padrão de distribuição espacial do feixe e requisitos para o ambiente de instalação. Embora esses requisitos sejam baseados em lâmpadas incandescentes, eles são geralmente aplicáveis ​​aos semáforos LED de brilho ultra-alto usados ​​atualmente. Em comparação com as lâmpadas incandescentes, os semáforos LED têm uma vida útil mais longa, geralmente até 10 anos. Considerando o impacto de ambientes externos agressivos, a vida útil esperada deve ser reduzida para 5 a 6 anos. Atualmente, os LEDs vermelhos, laranja e amarelos AlGaInP de brilho ultra-alto foram industrializados e são relativamente baratos. Se módulos compostos por LEDs vermelhos de brilho ultra-alto forem usados ​​para substituir os tradicionais semáforos incandescentes vermelhos, o impacto na segurança causado pela falha repentina das lâmpadas incandescentes vermelhas pode ser minimizado. Um módulo de semáforo LED típico consiste em vários conjuntos de luzes LED conectadas. Tomando como exemplo um módulo de semáforo LED vermelho de 12 polegadas, em 3-9 conjuntos de luzes LED conectadas, o número de luzes LED conectadas em cada conjunto é 70-75 (um total de 210-675 luzes LED). Quando uma luz LED falha, ela afetará apenas um conjunto de sinais, e os conjuntos restantes serão reduzidos para 2/3 (67%) ou 8/9 (89%) do original, sem causar falha em toda a cabeça do sinal como lâmpadas incandescentes.
O principal problema dos módulos de semáforos LED é que o custo de fabricação ainda é relativamente alto. Tomando como exemplo o módulo de semáforo LED vermelho TS AlGaAs de 12 polegadas, ele foi aplicado pela primeira vez em 1994 a um custo de US$ 350. Em 1996, o módulo de semáforo LED AlGaInP de 12 polegadas com melhor desempenho custava US$ 200.

Espera-se que, em um futuro próximo, o preço dos módulos de semáforo LED azul esverdeado InGaN seja comparável ao AlGaInP. Embora o custo dos semáforos incandescentes seja baixo, eles consomem muita eletricidade. O consumo de energia de um semáforo incandescente de 12 polegadas de diâmetro é 150W, e o consumo de energia de um semáforo que atravessa a estrada e a calçada é 67W. De acordo com cálculos, o consumo anual de energia dos semáforos incandescentes em cada cruzamento é de 18.133 kWh, equivalente a uma conta anual de eletricidade de US$ 1.450; No entanto, os módulos de semáforo LED são muito eficientes em termos energéticos, com cada módulo de semáforo LED vermelho de 8 a 12 polegadas consumindo 15 W e 20 W de eletricidade, respectivamente. Os sinais de LED nos cruzamentos podem ser exibidos com interruptores de seta, com consumo de energia de apenas 9W. De acordo com os cálculos, cada cruzamento pode economizar 9.916 kWh de eletricidade por ano, o equivalente a uma economia de US$ 793 em contas de eletricidade por ano. Com base em um custo médio de US$ 200 por módulo de semáforo LED, o módulo de semáforo LED vermelho pode recuperar seu custo inicial após 3 anos usando apenas a eletricidade economizada e começar a receber retornos econômicos contínuos. Portanto, o uso atual de módulos de informação de tráfego AlGaInLED, embora o custo possa parecer alto, ainda é rentável no longo prazo.