Die ersten roten, gelben und grünen GaP- und GaAsP-Homojunction-LEDs mit geringer Lichtausbeute wurden in den 1970er Jahren in Anzeigeleuchten, Digital- und Textanzeigen eingesetzt. Von da an begann LED in verschiedene Anwendungsbereiche vorzudringen, darunter Luft- und Raumfahrt, Flugzeuge, Automobile, industrielle Anwendungen, Kommunikation, Konsumgüter usw., und deckte verschiedene Sektoren der Volkswirtschaft und Tausende von Haushalten ab. Bis 1996 erreichten die weltweiten LED-Verkäufe Milliarden von Dollar. Obwohl LEDs seit vielen Jahren durch Farbe und Lichtausbeute eingeschränkt sind, werden GaP- und GaAsLEDs von Anwendern aufgrund ihrer langen Lebensdauer, hohen Zuverlässigkeit, niedrigen Betriebsströme, Kompatibilität mit TTL- und CMOS-Digitalschaltungen und vielen anderen Vorteilen bevorzugt.
Im letzten Jahrzehnt waren hohe Helligkeit und Vollfarbe Topthemen in der Forschung zu LED-Materialien und Gerätetechnologie. Ultrahohe Helligkeit (UHB) bezieht sich auf LED mit einer Lichtstärke von 100 mcd oder mehr, auch bekannt als Candela (cd)-Level-LED. Die Entwicklung von A1GaInP und InGaNFED mit hoher Helligkeit schreitet sehr schnell voran und hat mittlerweile ein Leistungsniveau erreicht, das herkömmliche Materialien GaA1As, GaAsP und GaP nicht erreichen können. Im Jahr 1991 entwickelten Toshiba aus Japan und HP aus den USA die orangefarbene InGaA1P620-nm-LED mit ultrahoher Helligkeit, und 1992 wurde die gelbe InGaA1P590-nm-LED mit ultrahoher Helligkeit in die Praxis umgesetzt. Im selben Jahr entwickelte Toshiba eine gelbgrüne InGaA1P573nm-LED mit ultrahoher Helligkeit und einer normalen Lichtintensität von 2 cd. Im Jahr 1994 entwickelte die japanische Nichia Corporation eine blaue (grüne) InGaN450-nm-LED mit ultrahoher Helligkeit. Zu diesem Zeitpunkt haben die drei für die Farbanzeige erforderlichen Primärfarben, rote, grüne, blaue sowie orange und gelbe LEDs, alle die Lichtstärke von Candela erreicht, wodurch eine ultrahohe Helligkeit und eine Vollfarbanzeige erreicht werden, was den Außenbereich voll und ganz macht. Farbdarstellung von Leuchtröhren Wirklichkeit werden. Die Entwicklung von LED in unserem Land begann in den 1970er Jahren und die Branche entstand in den 1980er Jahren. Landesweit gibt es mehr als 100 Unternehmen, wobei 95 % der Hersteller in der Post-Packaging-Produktion tätig sind und fast alle benötigten Chips aus dem Ausland importiert werden. Durch mehrere „Fünfjahrespläne“ für den technologischen Wandel, technologische Durchbrüche, die Einführung fortschrittlicher ausländischer Ausrüstung und einiger Schlüsseltechnologien hat Chinas LED-Produktionstechnologie einen Schritt nach vorne gemacht.

1、 Leistung der LED mit ultrahoher Helligkeit:
Im Vergleich zu GaAsP GaPLED weist die ultrahelle rote A1GaAsLED eine höhere Lichtausbeute auf, und die Lichtausbeute der transparenten A1GaAsLED (640 nm) mit niedrigem Kontrast (TS) liegt nahe bei 10 lm/W, was zehnmal höher ist als die der roten GaAsP GaPLED. Die InGaAlPLED mit ultrahoher Helligkeit bietet die gleichen Farben wie GaAsP GaPLED, einschließlich: Grüngelb (560 nm), Hellgrüngelb (570 nm), Gelb (585 nm), Hellgelb (590 nm), Orange (605 nm) und Hellrot (625 nm). , tiefrot (640 nm)). Vergleicht man die Lichtausbeute des transparenten Substrats A1GaInPLED mit anderen LED-Strukturen und Glühlichtquellen, beträgt die Lichtausbeute des absorbierenden InGaAlPLED-Substrats (AS) 101 m/w und die Lichtausbeute des transparenten Substrats (TS) 201 m/w, was 10 entspricht -20-mal höher als die von GaAsP GaPLED im Wellenlängenbereich von 590–626 nm; Im Wellenlängenbereich von 560–570 ist es 2–4 mal höher als GaAsP GaPLED. Das InGaNFED mit ultrahoher Helligkeit liefert blaues und grünes Licht mit einem Wellenlängenbereich von 450–480 nm für Blau, 500 nm für Blaugrün und 520 nm für Grün. Seine Lichtausbeute beträgt 3-151m/w. Die aktuelle Lichtausbeute von Ultrahochhelligkeits-LEDs übertrifft die von Glühlampen mit Filter und kann Glühlampen mit einer Leistung von weniger als 1 Watt ersetzen. Darüber hinaus können LED-Arrays Glühlampen mit einer Leistung von weniger als 150 Watt ersetzen. Für viele Anwendungen verwenden Glühlampen Filter, um die Farben Rot, Orange, Grün und Blau zu erhalten, während mit LEDs mit ultrahoher Helligkeit dieselbe Farbe erzielt werden kann. In den letzten Jahren wurden bei ultrahellen LEDs aus AlGaInP- und InGaN-Materialien mehrere (rote, blaue, grüne) ultrahelle LED-Chips miteinander kombiniert, was verschiedene Farben ohne Filter ermöglicht. Einschließlich Rot, Orange, Gelb, Grün und Blau übertrifft ihre Lichtausbeute die von Glühlampen und liegt nahe an der von vorwärts gerichteten Leuchtstofflampen. Die Lichthelligkeit hat 1000 mcd überschritten, was den Anforderungen einer Allwetter- und Vollfarbanzeige im Freien gerecht wird. Der große LED-Farbbildschirm kann den Himmel und das Meer darstellen und eine 3D-Animation erzielen. Die neue Generation roter, grüner und blauer LEDs mit ultrahoher Helligkeit hat beispiellose Ergebnisse erzielt

2、 Anwendung von LEDs mit ultrahoher Helligkeit:
Autosignalanzeige: Die Autoanzeigeleuchten an der Außenseite des Autos sind hauptsächlich Richtungslichter, Rücklichter und Bremslichter; Der Innenraum des Autos dient hauptsächlich als Beleuchtung und Anzeige für verschiedene Instrumente. Ultrahochhelle LEDs bieten im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen für Kfz-Blinkleuchten viele Vorteile und finden in der Automobilindustrie einen breiten Markt. LEDs halten starken mechanischen Stößen und Vibrationen stand. Die durchschnittliche Lebensdauer (MTBF) von LED-Bremslichtern ist um mehrere Größenordnungen höher als die von Glühlampen und übersteigt die Lebensdauer des Autos selbst bei weitem. Daher können LED-Bremsleuchten ohne Berücksichtigung der Wartung als Ganzes verpackt werden. Das transparente Substrat Al GaAs und AlInGaPLED weist im Vergleich zu Glühlampen mit Filtern eine deutlich höhere Lichtausbeute auf, sodass LED-Bremslichter und Blinker mit geringeren Antriebsströmen betrieben werden können, typischerweise nur 1/4 der Glühlampen, wodurch sich die Entfernung verringert, die Autos zurücklegen können. Eine geringere elektrische Leistung kann auch das Volumen und das Gewicht des internen Verkabelungssystems des Fahrzeugs reduzieren und gleichzeitig den internen Temperaturanstieg integrierter LED-Signalleuchten verringern, was die Verwendung von Kunststoffen mit geringerer Temperaturbeständigkeit für Linsen und Gehäuse ermöglicht. Die Reaktionszeit von LED-Bremslichtern beträgt 100 ns und ist damit kürzer als die von Glühlampen, sodass der Fahrer mehr Reaktionszeit hat und die Fahrsicherheit verbessert wird. Beleuchtung und Farbe der äußeren Kontrollleuchten des Fahrzeugs sind klar definiert. Obwohl die Innenbeleuchtung von Autos nicht wie externe Signalleuchten von den zuständigen Regierungsbehörden kontrolliert wird, stellen Automobilhersteller Anforderungen an die Farbe und Beleuchtung von LEDs. GaPLED wird seit langem in Autos verwendet, und AlGaInP und InGaNFED mit ultrahoher Helligkeit werden aufgrund ihrer Fähigkeit, die Anforderungen der Hersteller in Bezug auf Farbe und Beleuchtung zu erfüllen, mehr Glühlampen in Autos ersetzen. Aus preislicher Sicht sind LED-Leuchten im Vergleich zu Glühlampen zwar immer noch relativ teuer, insgesamt gibt es jedoch keinen nennenswerten Preisunterschied zwischen den beiden Systemen. Mit der praktischen Entwicklung von TSAlGaAs- und AlGaInP-LEDs mit ultrahoher Helligkeit sind die Preise in den letzten Jahren kontinuierlich gesunken, und das Ausmaß des Rückgangs wird in Zukunft noch größer sein.

Verkehrssignalanzeige: Der Einsatz von ultrahellen LEDs anstelle von Glühlampen für Verkehrssignalleuchten, Warnleuchten und Schilderleuchten hat sich mittlerweile auf der ganzen Welt verbreitet, mit einem breiten Markt und einer schnell wachsenden Nachfrage. Laut Statistiken des US-Verkehrsministeriums aus dem Jahr 1994 gab es in den Vereinigten Staaten 260.000 Kreuzungen, an denen Verkehrssignale installiert waren, und jede Kreuzung musste mindestens 12 rote, gelbe und blaugrüne Verkehrssignale haben. An vielen Kreuzungen gibt es außerdem zusätzliche Übergangsschilder und Fußgängerüberwegwarnlichter zum Überqueren der Straße. Auf diese Weise können an jeder Kreuzung 20 Ampeln vorhanden sein, die gleichzeitig aufleuchten müssen. Daraus lässt sich schließen, dass es in den Vereinigten Staaten etwa 135 Millionen Ampeln gibt. Gegenwärtig hat der Einsatz von LEDs mit ultrahoher Helligkeit als Ersatz für herkömmliche Glühlampen erhebliche Ergebnisse bei der Reduzierung des Leistungsverlusts erzielt. Japan verbraucht an Ampeln etwa 1 Million Kilowatt Strom pro Jahr, und nachdem die Glühbirnen durch LEDs mit ultrahoher Helligkeit ersetzt wurden, beträgt der Stromverbrauch nur noch 12 % des Originals.
Die zuständigen Behörden jedes Landes müssen entsprechende Vorschriften für Verkehrssignalleuchten erlassen, in denen die Farbe des Signals, die Mindestbeleuchtungsstärke, das räumliche Verteilungsmuster des Lichtstrahls und Anforderungen an die Installationsumgebung festgelegt werden. Obwohl diese Anforderungen auf Glühlampen basieren, gelten sie allgemein für die derzeit verwendeten LED-Verkehrssignalleuchten mit ultrahoher Helligkeit. Im Vergleich zu Glühlampen haben LED-Ampeln eine längere Lebensdauer, in der Regel bis zu 10 Jahre. In Anbetracht der Auswirkungen rauer Außenumgebungen sollte die erwartete Lebensdauer auf 5–6 Jahre verkürzt werden. Gegenwärtig wurden AlGaInP-LEDs mit extrem hoher Helligkeit in den Farben Rot, Orange und Gelb industrialisiert und sind relativ kostengünstig. Wenn Module aus roten Ultrahochhelligkeits-LEDs als Ersatz für herkömmliche Verkehrssignalgeber mit roter Glühlampe verwendet werden, können die Auswirkungen auf die Sicherheit durch den plötzlichen Ausfall roter Glühlampen minimiert werden. Ein typisches LED-Ampelmodul besteht aus mehreren Sätzen miteinander verbundener LED-Leuchten. Nehmen wir als Beispiel ein rotes 12-Zoll-LED-Ampelmodul: In 3–9 Sätzen angeschlossener LED-Leuchten beträgt die Anzahl der angeschlossenen LED-Leuchten in jedem Satz 70–75 (insgesamt 210–675 LED-Leuchten). Wenn ein LED-Licht ausfällt, wirkt sich dies nur auf einen Signalsatz aus, und die verbleibenden Sätze werden auf 2/3 (67 %) oder 8/9 (89 %) des Originals reduziert, ohne dass der gesamte Signalkopf ausfällt wie Glühlampen.
Das Hauptproblem bei LED-Verkehrssignalmodulen besteht darin, dass die Herstellungskosten immer noch relativ hoch sind. Am Beispiel des roten 12-Zoll-TS-AlGaAs-LED-Verkehrssignalmoduls wurde es erstmals 1994 zu einem Preis von 350 US-Dollar eingesetzt. Bis 1996 kostete das 12-Zoll-AlGaInP-LED-Verkehrssignalmodul mit besserer Leistung 200 US-Dollar.

Es wird erwartet, dass der Preis für blaugrüne InGaN-LED-Verkehrssignalmodule in naher Zukunft mit dem von AlGaInP vergleichbar sein wird. Obwohl die Kosten für Verkehrssignalgeber mit Glühlampen gering sind, verbrauchen sie viel Strom. Der Stromverbrauch eines Ampelkopfes mit Glühlampe und 12 Zoll Durchmesser beträgt 150 W, und der Stromverbrauch einer Ampel, die die Straße und den Gehweg überquert, beträgt 67 W. Berechnungen zufolge beträgt der jährliche Stromverbrauch von Glühlampen an jeder Kreuzung 18.133 kWh, was einer jährlichen Stromrechnung von 1.450 US-Dollar entspricht; Allerdings sind LED-Verkehrssignalmodule sehr energieeffizient, da jedes 8–12 Zoll große rote LED-Verkehrssignalmodul 15 W bzw. 20 W Strom verbraucht. Die LED-Schilder an Kreuzungen können mit Pfeilschaltern angezeigt werden, bei einem Stromverbrauch von nur 9W. Berechnungen zufolge kann jede Kreuzung 9916 kWh Strom pro Jahr einsparen, was einer jährlichen Stromkostenersparnis von 793 US-Dollar entspricht. Basierend auf durchschnittlichen Kosten von 200 US-Dollar pro LED-Verkehrssignalmodul kann das rote LED-Verkehrssignalmodul seine Anschaffungskosten nach drei Jahren allein durch den eingesparten Strom wieder decken und beginnt, kontinuierliche wirtschaftliche Erträge zu erzielen. Daher ist die derzeitige Verwendung von AlGaInLED-Verkehrsinformationsmodulen, auch wenn die Kosten hoch erscheinen mögen, auf lange Sicht immer noch kosteneffektiv.