Les premières LED GaP et GaAsP à homojonction rouge, jaune et verte à faible efficacité lumineuse dans les années 1970 ont été appliquées aux voyants lumineux, aux affichages numériques et de texte. À partir de ce moment-là, les LED ont commencé à entrer dans divers domaines d'application, notamment l'aérospatiale, l'aviation, l'automobile, les applications industrielles, les communications, les produits de consommation, etc., couvrant divers secteurs de l'économie nationale et des milliers de foyers. En 1996, les ventes mondiales de LED atteignaient des milliards de dollars. Bien que les LED soient limitées depuis de nombreuses années par leur couleur et leur efficacité lumineuse, les GaP et GaAsLED ont été privilégiées par les utilisateurs en raison de leur longue durée de vie, de leur haute fiabilité, de leur faible courant de fonctionnement, de leur compatibilité avec les circuits numériques TTL et CMOS et de nombreux autres avantages.
Au cours de la dernière décennie, la luminosité élevée et la couleur ont été des sujets de pointe dans la recherche sur les matériaux et la technologie des dispositifs LED. L'ultra haute luminosité (UHB) fait référence à une LED avec une intensité lumineuse de 100 mcd ou plus, également connue sous le nom de LED de niveau Candela (cd). Les progrès de développement des A1GaInP et InGaNFED à haute luminosité sont très rapides et ont désormais atteint un niveau de performance que les matériaux conventionnels GaA1As, GaAsP et GaP ne peuvent pas atteindre. En 1991, Toshiba au Japon et HP aux États-Unis ont développé une LED orange à ultra haute luminosité InGaA1P620nm, et en 1992, une LED jaune à ultra haute luminosité InGaA1P590nm a été mise en pratique. La même année, Toshiba a développé une LED InGaA1P573nm à ultra haute luminosité jaune vert avec une intensité lumineuse normale de 2 cd. En 1994, la société japonaise Nichia Corporation a développé une LED InGaN 450 nm bleue (verte) à ultra haute luminosité. À ce stade, les trois couleurs primaires requises pour l'affichage couleur, rouge, vert, bleu, ainsi que les LED orange et jaune, ont toutes atteint l'intensité lumineuse du niveau Candela, atteignant une luminosité ultra élevée et un affichage couleur, rendant l'extérieur plein- l'affichage couleur des tubes électroluminescents est une réalité. Le développement des LED dans notre pays a commencé dans les années 1970 et l’industrie a émergé dans les années 1980. Il existe plus de 100 entreprises dans tout le pays, avec 95 % des fabricants engagés dans la production post-emballage, et presque toutes les puces nécessaires sont importées de l'étranger. Grâce à plusieurs « plans quinquennaux » de transformation technologique, de percées technologiques, d'introduction d'équipements étrangers avancés et de certaines technologies clés, la technologie de production de LED en Chine a fait un pas en avant.

1. Performances des LED ultra-haute luminosité :
Par rapport au GaAsP GaPLED, l'A1GaAsLED rouge à ultra haute luminosité a une efficacité lumineuse plus élevée, et l'efficacité lumineuse de l'A1GaAsLED transparente à faible contraste (TS) (640 nm) est proche de 10 lm/w, soit 10 fois supérieure à celle du GaAsP GaPLED rouge. L'InGaAlPLED à ultra haute luminosité fournit les mêmes couleurs que le GaAsP GaPLED, notamment : vert jaune (560 nm), vert clair jaune (570 nm), jaune (585 nm), jaune clair (590 nm), orange (605 nm) et rouge clair (625 nm). , rouge profond (640 nm)). En comparant l'efficacité lumineuse du substrat transparent A1GaInPLED avec d'autres structures LED et sources lumineuses à incandescence, l'efficacité lumineuse du substrat absorbant InGaAlPLED (AS) est de 101 m/w et l'efficacité lumineuse du substrat transparent (TS) est de 201 m/w, soit 10. -20 fois supérieur à celui du GaAsP GaPLED dans la plage de longueurs d'onde de 590 à 626 nm ; Dans la plage de longueurs d'onde de 560 à 570, il est 2 à 4 fois supérieur à GaAsP GaPLED. L'InGaNFED à ultra haute luminosité fournit une lumière bleue et verte, avec une plage de longueurs d'onde de 450 à 480 nm pour le bleu, 500 nm pour le bleu-vert et 520 nm pour le vert ; Son efficacité lumineuse est de 3 à 151 m/w. L'efficacité lumineuse actuelle des LED à ultra haute luminosité a dépassé celle des lampes à incandescence avec filtres et peut remplacer les lampes à incandescence d'une puissance inférieure à 1 watt. De plus, les réseaux de LED peuvent remplacer les lampes à incandescence d'une puissance inférieure à 150 watts. Pour de nombreuses applications, les ampoules à incandescence utilisent des filtres pour obtenir les couleurs rouge, orange, vert et bleu, tandis que l'utilisation de LED à ultra haute luminosité peut obtenir la même couleur. Ces dernières années, les LED à ultra haute luminosité fabriquées à partir de matériaux AlGaInP et InGaN ont combiné plusieurs puces LED à ultra haute luminosité (rouge, bleu, vert), permettant d'obtenir différentes couleurs sans avoir besoin de filtres. Y compris le rouge, l'orange, le jaune, le vert et le bleu, leur efficacité lumineuse a dépassé celle des lampes à incandescence et est proche de celle des lampes fluorescentes directes. La luminosité lumineuse a dépassé 1000 mcd, ce qui peut répondre aux besoins d'un affichage extérieur tous temps et couleur. Le grand écran couleur LED peut représenter le ciel et l'océan et réaliser une animation 3D. La nouvelle génération de LED rouges, vertes et bleues à ultra haute luminosité a atteint des résultats sans précédent

2. Application de LED ultra-haute luminosité :
Indication des signaux de voiture : les voyants lumineux de la voiture à l'extérieur de la voiture sont principalement des feux de direction, des feux arrière et des feux stop ; L'intérieur de la voiture sert principalement d'éclairage et d'affichage pour divers instruments. Les LED à ultra haute luminosité présentent de nombreux avantages par rapport aux lampes à incandescence traditionnelles pour les feux clignotants automobiles et représentent un large marché dans l'industrie automobile. Les LED peuvent résister à de forts chocs mécaniques et vibrations. La durée de vie moyenne MTBF des feux stop à LED est de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle des ampoules à incandescence, dépassant de loin la durée de vie de la voiture elle-même. Par conséquent, les feux stop à LED peuvent être emballés dans leur ensemble sans tenir compte de la maintenance. Les substrats transparents Al GaAs et AlInGaPLED ont une efficacité lumineuse nettement supérieure à celle des ampoules à incandescence avec filtres, permettant aux feux de freinage et clignotants à LED de fonctionner à des courants de conduite plus faibles, généralement seulement 1/4 des ampoules à incandescence, réduisant ainsi la distance que les voitures peuvent parcourir. Une consommation électrique plus faible peut également réduire le volume et le poids du système de câblage interne de la voiture, tout en réduisant l'augmentation de la température interne des feux de signalisation à LED intégrés, permettant ainsi l'utilisation de plastiques présentant une plus faible résistance à la température pour les lentilles et les boîtiers. Le temps de réponse des feux stop à LED est de 100 ns, ce qui est plus court que celui des feux à incandescence, ce qui laisse plus de temps de réaction aux conducteurs et améliore la sécurité de conduite. L'éclairage et la couleur des clignotants extérieurs de la voiture sont clairement définis. Bien que l'affichage de l'éclairage interne des voitures ne soit pas contrôlé par les services gouvernementaux concernés comme les feux de signalisation externes, les constructeurs automobiles ont des exigences concernant la couleur et l'éclairage des LED. GaPLED est utilisé depuis longtemps dans les voitures, et les AlGaInP et InGaNFED à ultra haute luminosité remplaceront davantage d'ampoules à incandescence dans les voitures en raison de leur capacité à répondre aux exigences des constructeurs en termes de couleur et d'éclairage. Du point de vue du prix, même si les lampes à LED restent relativement chères par rapport aux lampes à incandescence, il n'y a pas de différence de prix significative entre les deux systèmes dans leur ensemble. Avec le développement pratique des LED TSAlGaAs et AlGaInP à ultra haute luminosité, les prix n'ont cessé de baisser ces dernières années, et l'ampleur de cette baisse sera encore plus importante à l'avenir.

Indication des feux de circulation : l'utilisation de LED à ultra haute luminosité au lieu de lampes à incandescence pour les feux de signalisation, les feux d'avertissement et les feux de signalisation s'est désormais répandue partout dans le monde, avec un vaste marché et une demande en croissance rapide. Selon les statistiques du ministère américain des Transports de 1994, il y avait 260 000 intersections aux États-Unis où des feux de circulation étaient installés, et chaque intersection devait avoir au moins 12 feux de circulation rouges, jaunes et bleu-vert. De nombreuses intersections sont également équipées de panneaux de transition supplémentaires et de feux d'avertissement pour piétons pour traverser la route. De cette manière, il peut y avoir 20 feux tricolores à chaque intersection, et ils doivent s'allumer simultanément. On peut en déduire qu’il existe environ 135 millions de feux de circulation aux États-Unis. À l'heure actuelle, l'utilisation de LED à ultra-haute luminosité pour remplacer les lampes à incandescence traditionnelles a permis d'obtenir des résultats significatifs en matière de réduction des pertes de puissance. Le Japon consomme environ 1 million de kilowatts d'électricité par an pour les feux de circulation, et après avoir remplacé les ampoules à incandescence par des LED à ultra haute luminosité, sa consommation électrique ne représente que 12 % de l'originale.
Les autorités compétentes de chaque pays doivent établir des réglementations correspondantes pour les feux de signalisation, spécifiant la couleur du signal, l'intensité d'éclairage minimale, la répartition spatiale du faisceau et les exigences relatives à l'environnement d'installation. Bien que ces exigences soient basées sur les ampoules à incandescence, elles sont généralement applicables aux feux de signalisation à LED à ultra haute luminosité actuellement utilisés. Par rapport aux lampes à incandescence, les feux de signalisation à LED ont une durée de vie plus longue, généralement jusqu'à 10 ans. Compte tenu de l’impact des environnements extérieurs difficiles, la durée de vie prévue devrait être réduite à 5 à 6 ans. À l’heure actuelle, les LED AlGaInP rouges, orange et jaunes à ultra haute luminosité ont été industrialisées et sont relativement peu coûteuses. Si des modules composés de LED rouges à ultra haute luminosité sont utilisés pour remplacer les feux de signalisation à incandescence rouges traditionnels, l'impact sur la sécurité provoqué par une panne soudaine des lampes à incandescence rouges peut être minimisé. Un module de feux de signalisation à LED typique se compose de plusieurs ensembles de feux à LED connectés. En prenant comme exemple un module de feux de signalisation à LED rouge de 12 pouces, dans 3 à 9 ensembles de lumières LED connectées, le nombre de lumières LED connectées dans chaque ensemble est de 70 à 75 (un total de 210 à 675 lumières LED). Lorsqu'une lumière LED tombe en panne, cela n'affectera qu'un seul ensemble de signaux, et les ensembles restants seront réduits à 2/3 (67 %) ou 8/9 (89 %) de l'original, sans provoquer la défaillance de l'ensemble de la tête de signal. comme les lampes à incandescence.
Le principal problème des modules de feux de signalisation à LED est que leur coût de fabrication reste relativement élevé. En prenant comme exemple le module de feux de signalisation à LED rouge TS AlGaAs de 12 pouces, il a été appliqué pour la première fois en 1994 au coût de 350 $. En 1996, le module de feux de signalisation à LED AlGaInP de 12 pouces offrant de meilleures performances coûtait 200 $.

On s'attend à ce que dans un avenir proche, le prix des modules de feux de signalisation à LED bleu-vert InGaN soit comparable à celui d'AlGaInP. Bien que le coût des feux de signalisation à incandescence soit faible, ils consomment beaucoup d'électricité. La consommation électrique d'un feu de signalisation à incandescence de 12 pouces de diamètre est de 150 W, et la consommation électrique d'un feu d'avertissement de circulation traversant la route et le trottoir est de 67 W. Selon les calculs, la consommation électrique annuelle des feux de signalisation à incandescence à chaque intersection est de 18 133 kWh, ce qui équivaut à une facture d'électricité annuelle de 1 450 $ ; Cependant, les modules de feux de signalisation à LED sont très économes en énergie, chaque module de feux de signalisation à LED rouge de 8 à 12 pouces consommant respectivement 15 W et 20 W d'électricité. Les panneaux LED aux intersections peuvent être affichés avec des interrupteurs fléchés, avec une consommation électrique de seulement 9 W. Selon les calculs, chaque intersection peut économiser 9 916 kWh d'électricité par an, ce qui équivaut à une économie de 793 $ en factures d'électricité par an. Sur la base d'un coût moyen de 200 $ par module de feux de signalisation à LED, le module de feux de signalisation à LED rouge peut récupérer son coût initial après 3 ans en utilisant uniquement l'électricité économisée et commencer à recevoir des retours économiques continus. Par conséquent, l’utilisation actuelle des modules d’informations routières AlGaInLED, même si le coût peut paraître élevé, reste rentable à long terme.