Los primeros LED rojos, amarillos y verdes de baja eficiencia luminosa de homounión GaP y GaAsP en la década de 1970 se aplicaron a luces indicadoras y pantallas digitales y de texto. A partir de entonces, los LED comenzaron a entrar en diversos campos de aplicación, incluidos el aeroespacial, aeronáutico, automotriz, aplicaciones industriales, comunicaciones, productos de consumo, etc., abarcando diversos sectores de la economía nacional y miles de hogares. En 1996, las ventas de LED en todo el mundo habían alcanzado miles de millones de dólares. Aunque los LED han estado limitados por el color y la eficiencia luminosa durante muchos años, los usuarios han preferido los LED GaP y GaAs debido a su larga vida útil, alta confiabilidad, baja corriente operativa, compatibilidad con circuitos digitales TTL y CMOS y muchas otras ventajas.
En la última década, el alto brillo y el color han sido temas de vanguardia en la investigación de materiales y tecnología de dispositivos LED. El brillo ultra alto (UHB) se refiere a LED con una intensidad luminosa de 100 mcd o más, también conocido como LED de nivel Candela (cd). El progreso en el desarrollo de A1GaInP e InGaNFED de alto brillo es muy rápido y ahora ha alcanzado un nivel de rendimiento que los materiales convencionales GaA1As, GaAsP y GaP no pueden alcanzar. En 1991, Toshiba de Japón y HP de Estados Unidos desarrollaron el LED naranja de brillo ultra alto InGaA1P620nm, y en 1992, se puso en uso práctico el LED amarillo de brillo ultra alto InGaA1P590nm. Ese mismo año, Toshiba desarrolló un LED de brillo ultraalto verde amarillo InGaA1P573nm con una intensidad de luz normal de 2 cd. En 1994, Nichia Corporation de Japón desarrolló un LED azul (verde) de brillo ultra alto InGaN450nm. En este punto, los tres colores primarios requeridos para la pantalla en color, rojo, verde, azul, así como los LED naranja y amarillo, han alcanzado el nivel de intensidad luminosa de Candela, logrando un brillo ultra alto y una pantalla a todo color, lo que hace que el exterior sea completamente La visualización en color de tubos emisores de luz es una realidad. El desarrollo del LED en nuestro país se inició en los años 1970, y la industria surgió en los años 1980. Hay más de 100 empresas en todo el país, el 95% de los fabricantes se dedican a la producción posterior al embalaje y casi todos los chips necesarios se importan del extranjero. A través de varios “planes quinquenales” para la transformación tecnológica, avances tecnológicos, introducción de equipos extranjeros avanzados y algunas tecnologías clave, la tecnología de producción de LED de China ha dado un paso adelante.

1. Rendimiento del LED de brillo ultraalto:
En comparación con GaAsP GaPLED, el A1GaAsLED rojo de brillo ultra alto tiene una mayor eficiencia luminosa, y la eficiencia luminosa del A1GaAsLED transparente de bajo contraste (TS) (640 nm) es cercana a 10 lm/w, que es 10 veces mayor que la del GaAsP GaPLED rojo. El InGaAlPLED de brillo ultraalto proporciona los mismos colores que GaAsP GaPLED, que incluyen: verde amarillo (560 nm), verde claro amarillo (570 nm), amarillo (585 nm), amarillo claro (590 nm), naranja (605 nm) y rojo claro (625 nm). , rojo intenso (640 nm)). Comparando la eficiencia luminosa del sustrato transparente A1GaInPLED con otras estructuras LED y fuentes de luz incandescentes, la eficiencia luminosa del sustrato absorbente (AS) de InGaAlPLED es 101 m/w, y la eficiencia luminosa del sustrato transparente (TS) es 201 m/w, que es 10 -20 veces mayor que el de GaAsP GaPLED en el rango de longitud de onda de 590-626 nm; En el rango de longitud de onda de 560-570, es de 2 a 4 veces mayor que GaAsP GaPLED. El InGaNFED de brillo ultraalto proporciona luz azul y verde, con un rango de longitud de onda de 450-480 nm para azul, 500 nm para azul-verde y 520 nm para verde; Su eficiencia luminosa es de 3-151 m/w. La eficiencia luminosa actual de los LED de brillo ultra alto ha superado a la de las lámparas incandescentes con filtros y puede reemplazar a las lámparas incandescentes con una potencia inferior a 1 vatio. Además, las matrices de LED pueden sustituir a las lámparas incandescentes con una potencia inferior a 150 vatios. Para muchas aplicaciones, las bombillas incandescentes utilizan filtros para obtener colores rojo, naranja, verde y azul, mientras que el uso de LED de brillo ultraalto puede lograr el mismo color. En los últimos años, los LED de brillo ultra alto fabricados con materiales AlGaInP e InGaN han combinado múltiples chips LED de brillo ultra alto (rojo, azul, verde), lo que permite varios colores sin necesidad de filtros. Incluyendo el rojo, el naranja, el amarillo, el verde y el azul, su eficiencia luminosa ha superado la de las lámparas incandescentes y se acerca a la de las lámparas fluorescentes delanteras. El brillo luminoso ha superado los 1000 mcd, lo que puede satisfacer las necesidades de pantallas a todo color y para todo tipo de clima en exteriores. La pantalla grande de color LED puede representar el cielo y el océano y lograr animación 3D. La nueva generación de LED rojos, verdes y azules de brillo ultraalto ha logrado resultados sin precedentes.

2 、 Aplicación de LED de brillo ultraalto:
Indicación de señal del automóvil: las luces indicadoras del automóvil en el exterior del automóvil son principalmente luces de dirección, luces traseras y luces de freno; El interior del vehículo sirve principalmente como iluminación y pantalla para diversos instrumentos. Los LED de brillo ultraalto tienen muchas ventajas en comparación con las lámparas incandescentes tradicionales para luces indicadoras de automóviles y tienen un amplio mercado en la industria automotriz. Los LED pueden soportar fuertes golpes y vibraciones mecánicas. La vida útil promedio MTBF de las luces de freno LED es varios órdenes de magnitud mayor que la de las bombillas incandescentes, superando con creces la vida útil del propio automóvil. Por lo tanto, las luces de freno LED se pueden empaquetar como un todo sin considerar el mantenimiento. Los sustratos transparentes Al GaAs y AlInGaPLED tienen una eficiencia luminosa significativamente mayor en comparación con las bombillas incandescentes con filtros, lo que permite que las luces de freno LED y las señales de giro funcionen con corrientes de conducción más bajas, generalmente solo 1/4 de las bombillas incandescentes, reduciendo así la distancia que pueden recorrer los automóviles. Una menor energía eléctrica también puede reducir el volumen y el peso del sistema de cableado interno del automóvil, al mismo tiempo que reduce el aumento de temperatura interna de las luces de señalización LED integradas, lo que permite el uso de plásticos con menor resistencia a la temperatura para lentes y carcasas. El tiempo de respuesta de las luces de freno LED es de 100 ns, que es más corto que el de las luces incandescentes, lo que deja más tiempo de reacción a los conductores y mejora la seguridad en la conducción. La iluminación y el color de las luces intermitentes exteriores del coche están claramente definidos. Aunque la iluminación interna de los automóviles no está controlada por los departamentos gubernamentales pertinentes, como las luces de señalización externas, los fabricantes de automóviles tienen requisitos para el color y la iluminación de los LED. GaPLED se ha utilizado durante mucho tiempo en los automóviles, y AlGaInP e InGaNFED de brillo ultra alto reemplazarán a más bombillas incandescentes en los automóviles debido a su capacidad para cumplir con los requisitos de los fabricantes en términos de color e iluminación. Desde la perspectiva del precio, aunque las luces LED siguen siendo relativamente caras en comparación con las luces incandescentes, no existe una diferencia significativa de precio entre los dos sistemas en su conjunto. Con el desarrollo práctico de los LED TSAlGaAs y AlGaInP de brillo ultra alto, los precios han ido disminuyendo continuamente en los últimos años, y la magnitud de la disminución será aún mayor en el futuro.

Indicación de señales de tráfico: el uso de LED de brillo ultraalto en lugar de lámparas incandescentes para semáforos, luces de advertencia y señales luminosas se ha extendido por todo el mundo, con un mercado amplio y una demanda en rápido crecimiento. Según estadísticas del Departamento de Transporte de EE. UU. en 1994, había 260.000 intersecciones en los Estados Unidos donde se instalaron señales de tráfico, y cada intersección debe tener al menos 12 señales de tráfico rojas, amarillas y azul-verdes. Muchas intersecciones también tienen señales de transición adicionales y luces de advertencia de cruce de peatones para cruzar la calle. De esta forma, en cada cruce puede haber 20 semáforos, y deben encenderse simultáneamente. Se puede inferir que existen aproximadamente 135 millones de semáforos en Estados Unidos. En la actualidad, el uso de LED de brillo ultra alto para reemplazar las lámparas incandescentes tradicionales ha logrado resultados significativos en la reducción de la pérdida de energía. Japón consume alrededor de 1 millón de kilovatios de electricidad al año en los semáforos y, tras sustituir las bombillas incandescentes por LED de brillo ultraalto, su consumo de electricidad es sólo el 12% del original.
Las autoridades competentes de cada país deberán establecer las regulaciones correspondientes para los semáforos, especificando el color de la señal, la intensidad mínima de iluminación, el patrón de distribución espacial del haz y los requisitos para el entorno de instalación. Aunque estos requisitos se basan en bombillas incandescentes, generalmente son aplicables a las semáforos LED de brillo ultraalto que se utilizan actualmente. En comparación con las lámparas incandescentes, los semáforos LED tienen una vida útil más larga, generalmente hasta 10 años. Teniendo en cuenta el impacto de los duros entornos exteriores, la vida útil prevista debería reducirse a 5 o 6 años. En la actualidad, los LED rojos, naranjas y amarillos de AlGaInP de brillo ultraalto se han industrializado y son relativamente económicos. Si se utilizan módulos compuestos por LED rojos de brillo ultraalto para reemplazar los tradicionales semáforos rojos incandescentes, se puede minimizar el impacto en la seguridad causado por una falla repentina de las lámparas incandescentes rojas. Un módulo de señal de tráfico LED típico consta de varios conjuntos de luces LED conectadas. Tomando como ejemplo un módulo de señal de tráfico LED rojo de 12 pulgadas, en 3 a 9 juegos de luces LED conectadas, la cantidad de luces LED conectadas en cada juego es de 70 a 75 (un total de 210 a 675 luces LED). Cuando falla una luz LED, solo afectará a un conjunto de señales y los conjuntos restantes se reducirán a 2/3 (67 %) o 8/9 (89 %) del original, sin provocar que falle todo el cabezal de señal. como lámparas incandescentes.
El principal problema de los módulos de señales de tráfico LED es que el coste de fabricación sigue siendo relativamente alto. Tomando como ejemplo el módulo de señal de tráfico LED rojo TS AlGaAs de 12 pulgadas, se aplicó por primera vez en 1994 a un costo de $350. En 1996, el módulo de señales de tráfico LED AlGaInP de 12 pulgadas con mejor rendimiento tenía un costo de $200.

Se espera que en un futuro próximo el precio de los módulos de señales de tráfico LED azul-verde de InGaN sea comparable al de AlGaInP. Aunque el coste de los semáforos incandescentes es bajo, consumen mucha electricidad. El consumo de energía de un semáforo incandescente de 12 pulgadas de diámetro es de 150 W, y el consumo de energía de una luz de advertencia de tráfico que cruza la calle y la acera es de 67 W. Según los cálculos, el consumo de energía anual de las luces de señalización incandescentes en cada intersección es de 18133 KWh, equivalente a una factura de electricidad anual de 1450 dólares; Sin embargo, los módulos de señales de tráfico LED son muy eficientes energéticamente: cada módulo de señales de tráfico LED rojas de 8 a 12 pulgadas consume 15 W y 20 W de electricidad respectivamente. Las señales LED en las intersecciones se pueden mostrar con interruptores de flecha, con un consumo de energía de sólo 9W. Según los cálculos, cada intersección puede ahorrar 9916 KWh de electricidad al año, lo que equivale a un ahorro de 793 dólares en facturas de electricidad al año. Basado en un costo promedio de $200 por módulo de señal de tráfico LED, el módulo de señal de tráfico LED rojo puede recuperar su costo inicial después de 3 años usando solo la electricidad ahorrada y comenzar a recibir retornos económicos continuos. Por lo tanto, el uso actual de módulos de información de tráfico AlGaInLED, aunque el costo puede parecer alto, sigue siendo rentable a largo plazo.