Οι παλαιότερες κόκκινες, κίτρινες και πράσινες λυχνίες LED χαμηλής φωτεινής απόδοσης ομοσύνδεσης GaP και GaAsP στη δεκαετία του 1970 έχουν εφαρμοστεί σε ενδεικτικές λυχνίες, ψηφιακές οθόνες και οθόνες κειμένου. Από τότε, το LED άρχισε να εισέρχεται σε διάφορους τομείς εφαρμογών, όπως αεροδιαστημική, αεροσκάφη, αυτοκίνητα, βιομηχανικές εφαρμογές, επικοινωνίες, καταναλωτικά προϊόντα κ.λπ., καλύπτοντας διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας και χιλιάδες νοικοκυριά. Μέχρι το 1996, οι πωλήσεις LED παγκοσμίως είχαν φτάσει τα δισεκατομμύρια δολάρια. Αν και τα LED περιορίζονται από το χρώμα και τη φωτεινή απόδοση για πολλά χρόνια, τα GaP και GaAsLED έχουν ευνοηθεί από τους χρήστες λόγω της μεγάλης διάρκειας ζωής τους, της υψηλής αξιοπιστίας, του χαμηλού ρεύματος λειτουργίας, της συμβατότητας με ψηφιακά κυκλώματα TTL και CMOS και πολλά άλλα πλεονεκτήματα.
Την τελευταία δεκαετία, η υψηλή φωτεινότητα και το πλήρες χρώμα ήταν θέματα αιχμής στην έρευνα των υλικών LED και της τεχνολογίας συσκευών. Η εξαιρετικά υψηλή φωτεινότητα (UHB) αναφέρεται σε LED με φωτεινή ένταση 100 mcd ή μεγαλύτερη, επίσης γνωστή ως LED επιπέδου Candela (cd). Η πρόοδος ανάπτυξης των A1GaInP και InGaNFED υψηλής φωτεινότητας είναι πολύ γρήγορη και έχει φτάσει πλέον σε ένα επίπεδο απόδοσης που τα συμβατικά υλικά GaA1As, GaAsP και GaP δεν μπορούν να επιτύχουν. Το 1991, η Toshiba της Ιαπωνίας και η HP των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξαν το InGaA1P620nm πορτοκαλί LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας και το 1992, το InGaA1P590nm κίτρινο LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας τέθηκε σε πρακτική χρήση. Την ίδια χρονιά, η Toshiba ανέπτυξε το InGaA1P573nm κίτρινο πράσινο LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας με κανονική ένταση φωτός 2cd. Το 1994, η Nichia Corporation της Ιαπωνίας ανέπτυξε το InGaN450nm μπλε (πράσινο) LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας. Σε αυτό το σημείο, τα τρία βασικά χρώματα που απαιτούνται για την έγχρωμη οθόνη, το κόκκινο, το πράσινο, το μπλε, καθώς και τα πορτοκαλί και τα κίτρινα LED, έχουν φθάσει όλα σε φωτεινή ένταση επιπέδου Candela, επιτυγχάνοντας εξαιρετικά υψηλή φωτεινότητα και έγχρωμη οθόνη, καθιστώντας τους εξωτερικούς χώρους πλήρους έγχρωμη απεικόνιση σωλήνων που εκπέμπουν φως πραγματικότητα. Η ανάπτυξη των LED στη χώρα μας ξεκίνησε τη δεκαετία του 1970 και η βιομηχανία εμφανίστηκε τη δεκαετία του 1980. Υπάρχουν περισσότερες από 100 επιχειρήσεις σε εθνικό επίπεδο, με το 95% των κατασκευαστών να ασχολούνται με την παραγωγή μετα-συσκευασίας και σχεδόν όλα τα απαιτούμενα τσιπ εισάγονται από το εξωτερικό. Μέσω πολλών «Πενταετών Σχεδίων» για τεχνολογικό μετασχηματισμό, τεχνολογικές ανακαλύψεις, εισαγωγή προηγμένου ξένου εξοπλισμού και ορισμένων βασικών τεχνολογιών, η τεχνολογία παραγωγής LED της Κίνας έκανε ένα βήμα μπροστά.

1, Απόδοση LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας:
Σε σύγκριση με το GaAsP GaPLED, το κόκκινο εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας A1GaAsLED έχει υψηλότερη φωτεινή απόδοση και η φωτεινή απόδοση του διαφανούς χαμηλής αντίθεσης (TS) A1GaAsLED (640nm) είναι κοντά στα 10lm/w, που είναι 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του κόκκινου GaAsP GaPL. Η εξαιρετικά υψηλή φωτεινότητα InGaAlPLED παρέχει τα ίδια χρώματα με το GaAsP GaPLED, συμπεριλαμβανομένων: πράσινο κίτρινο (560nm), ανοιχτό πράσινο κίτρινο (570nm), κίτρινο (585nm), ανοιχτό κίτρινο (590nm), πορτοκαλί (605nm) και ανοιχτό κόκκινο (625nm , βαθύ κόκκινο (640nm)). Συγκρίνοντας τη φωτεινή απόδοση του διαφανούς υποστρώματος A1GaInPLED με άλλες δομές LED και πηγές φωτός πυρακτώσεως, η φωτεινή απόδοση του απορροφητικού υποστρώματος InGaAlPLED (AS) είναι 101 m/w και η φωτεινή απόδοση του διαφανούς υποστρώματος (TS) είναι 201 m/w, που είναι 201 m/w, -20 φορές υψηλότερο από αυτό του GaAsP GaPLED in το εύρος μήκους κύματος 590-626 nm. Στην περιοχή μήκους κύματος 560-570, είναι 2-4 φορές υψηλότερο από το GaAsP GaPLED. Η εξαιρετικά υψηλή φωτεινότητα InGaNFED παρέχει μπλε και πράσινο φως, με εύρος μήκους κύματος 450-480nm για το μπλε, 500nm για το μπλε-πράσινο και 520nm για το πράσινο. Η φωτεινή του απόδοση είναι 3-151 m/w. Η τρέχουσα φωτεινή απόδοση των LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας έχει ξεπεράσει αυτή των λαμπτήρων πυρακτώσεως με φίλτρα και μπορεί να αντικαταστήσει τους λαμπτήρες πυρακτώσεως με ισχύ μικρότερη από 1 watt. Επιπλέον, οι συστοιχίες LED μπορούν να αντικαταστήσουν τους λαμπτήρες πυρακτώσεως με ισχύ μικρότερη από 150 watt. Για πολλές εφαρμογές, οι λαμπτήρες πυρακτώσεως χρησιμοποιούν φίλτρα για να αποκτήσουν κόκκινο, πορτοκαλί, πράσινο και μπλε χρώματα, ενώ η χρήση LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας μπορεί να επιτύχει το ίδιο χρώμα. Τα τελευταία χρόνια, τα LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας κατασκευασμένα από υλικά AlGaInP και InGaN συνδυάζουν πολλαπλά (κόκκινα, μπλε, πράσινα) τσιπ LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας μαζί, επιτρέποντας διάφορα χρώματα χωρίς την ανάγκη φίλτρων. Συμπεριλαμβανομένου του κόκκινου, του πορτοκαλί, του κίτρινου, του πράσινου και του μπλε, η φωτεινή τους απόδοση έχει ξεπεράσει αυτή των λαμπτήρων πυρακτώσεως και είναι κοντά σε αυτή των μπροστινών λαμπτήρων φθορισμού. Η φωτεινή φωτεινότητα έχει ξεπεράσει τα 1000 mcd, γεγονός που μπορεί να καλύψει τις ανάγκες της εξωτερικής οθόνης παντός καιρού και έγχρωμης οθόνης. Η έγχρωμη μεγάλη οθόνη LED μπορεί να αναπαραστήσει τον ουρανό και τον ωκεανό και να επιτύχει τρισδιάστατη κίνηση. Η νέα γενιά των κόκκινων, πράσινων και μπλε LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας έχει επιτύχει πρωτοφανή

2, Εφαρμογή LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας:
Ένδειξη σήματος αυτοκινήτου: Οι ενδεικτικές λυχνίες αυτοκινήτου στο εξωτερικό του αυτοκινήτου είναι κυρίως φώτα κατεύθυνσης, πίσω φώτα και φώτα φρένων. Το εσωτερικό του αυτοκινήτου χρησιμεύει κυρίως ως φωτισμός και οθόνη για διάφορα όργανα. Το LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς λαμπτήρες πυρακτώσεως για ενδεικτικές λυχνίες αυτοκινήτων και έχει μια ευρεία αγορά στην αυτοκινητοβιομηχανία. Τα LED μπορούν να αντέξουν ισχυρούς μηχανικούς κραδασμούς και κραδασμούς. Η μέση διάρκεια ζωής MTBF των φώτων φρένων LED είναι αρκετές τάξεις μεγέθους υψηλότερη από αυτή των λαμπτήρων πυρακτώσεως, υπερβαίνοντας κατά πολύ τη διάρκεια ζωής του ίδιου του αυτοκινήτου. Επομένως, τα φώτα φρένων LED μπορούν να συσκευαστούν στο σύνολό τους χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η συντήρηση. Διαφανές υπόστρωμα Al GaAs και AlInGaPLED έχουν σημαντικά υψηλότερη φωτεινή απόδοση σε σύγκριση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως με φίλτρα, επιτρέποντας στα φώτα φρένων LED και στα φλας να λειτουργούν σε χαμηλότερα ρεύματα οδήγησης, συνήθως μόνο το 1/4 των λαμπτήρων πυρακτώσεως, μειώνοντας έτσι την απόσταση που μπορούν να διανύσουν τα αυτοκίνητα. Η χαμηλότερη ηλεκτρική ισχύς μπορεί επίσης να μειώσει τον όγκο και το βάρος του εσωτερικού συστήματος καλωδίωσης του αυτοκινήτου, ενώ μειώνει επίσης την εσωτερική αύξηση της θερμοκρασίας των ενσωματωμένων φώτων σήματος LED, επιτρέποντας τη χρήση πλαστικών με χαμηλότερη αντίσταση θερμοκρασίας για φακούς και περιβλήματα. Ο χρόνος απόκρισης των φώτων φρένων LED είναι 100 ns, ο οποίος είναι μικρότερος από εκείνον των φώτων πυρακτώσεως, αφήνοντας περισσότερο χρόνο αντίδρασης στους οδηγούς και βελτιώνοντας την οδηγική ασφάλεια. Ο φωτισμός και το χρώμα των εξωτερικών ενδεικτικών φώτων του αυτοκινήτου είναι σαφώς καθορισμένα. Αν και η οθόνη εσωτερικού φωτισμού των αυτοκινήτων δεν ελέγχεται από τις αρμόδιες κυβερνητικές υπηρεσίες, όπως τα εξωτερικά φώτα σηματοδότησης, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων έχουν απαιτήσεις για το χρώμα και το φωτισμό των LED. Το GaPLED χρησιμοποιείται εδώ και πολύ καιρό στα αυτοκίνητα και τα AlGaInP και InGaNFED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας θα αντικαταστήσουν περισσότερους λαμπτήρες πυρακτώσεως στα αυτοκίνητα λόγω της ικανότητάς τους να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις των κατασκευαστών όσον αφορά το χρώμα και τον φωτισμό. Από την άποψη της τιμής, αν και τα φώτα LED εξακολουθούν να είναι σχετικά ακριβά σε σύγκριση με τα φώτα πυρακτώσεως, δεν υπάρχει σημαντική διαφορά στην τιμή μεταξύ των δύο συστημάτων στο σύνολό τους. Με την πρακτική ανάπτυξη των TSAlGaA και των LED AlGaInP εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας, οι τιμές μειώνονται συνεχώς τα τελευταία χρόνια και το μέγεθος της μείωσης θα είναι ακόμη μεγαλύτερο στο μέλλον.

Ένδειξη σήματος κυκλοφορίας: Η χρήση LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας αντί για λαμπτήρες πυρακτώσεως για φανάρια σηματοδότησης, προειδοποιητικά φώτα και φώτα σήμανσης έχει πλέον εξαπλωθεί σε όλο τον κόσμο, με ευρεία αγορά και ταχέως αυξανόμενη ζήτηση. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία του Υπουργείου Μεταφορών των ΗΠΑ το 1994, υπήρχαν 260.000 διασταυρώσεις στις Ηνωμένες Πολιτείες όπου είχαν τοποθετηθεί σήματα κυκλοφορίας και κάθε διασταύρωση πρέπει να έχει τουλάχιστον 12 κόκκινα, κίτρινα και μπλε-πράσινα σήματα κυκλοφορίας. Πολλές διασταυρώσεις έχουν επίσης πρόσθετες πινακίδες μετάβασης και προειδοποιητικά φώτα διάβασης πεζών για τη διέλευση του δρόμου. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να υπάρχουν 20 φανάρια σε κάθε διασταύρωση και πρέπει να ανάβουν ταυτόχρονα. Μπορεί να συναχθεί ότι υπάρχουν περίπου 135 εκατομμύρια φανάρια στις Ηνωμένες Πολιτείες. Προς το παρόν, η χρήση LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας για την αντικατάσταση των παραδοσιακών λαμπτήρων πυρακτώσεως έχει επιτύχει σημαντικά αποτελέσματα στη μείωση της απώλειας ισχύος. Η Ιαπωνία καταναλώνει περίπου 1 εκατομμύριο κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως στα φανάρια και μετά την αντικατάσταση των λαμπτήρων πυρακτώσεως με LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι μόνο 12% της αρχικής.
Οι αρμόδιες αρχές κάθε χώρας πρέπει να θεσπίσουν αντίστοιχους κανονισμούς για τα φανάρια κυκλοφορίας, καθορίζοντας το χρώμα του σήματος, την ελάχιστη ένταση φωτισμού, τη χωρική κατανομή της δέσμης και τις απαιτήσεις για το περιβάλλον εγκατάστασης. Αν και αυτές οι απαιτήσεις βασίζονται σε λαμπτήρες πυρακτώσεως, ισχύουν γενικά για τα φανάρια σηματοδότησης LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας που χρησιμοποιούνται σήμερα. Σε σύγκριση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, τα φανάρια LED έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, γενικά έως και 10 χρόνια. Λαμβάνοντας υπόψη τον αντίκτυπο των σκληρών εξωτερικών περιβαλλόντων, η αναμενόμενη διάρκεια ζωής θα πρέπει να μειωθεί σε 5-6 χρόνια. Επί του παρόντος, τα κόκκινα, πορτοκαλί και κίτρινα LED AlGaInP εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας έχουν βιομηχανοποιηθεί και είναι σχετικά φθηνά. Εάν χρησιμοποιούνται μονάδες που αποτελούνται από κόκκινες λυχνίες LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας για να αντικαταστήσουν τις παραδοσιακές κόκκινες κεφαλές σημάτων πυρακτώσεως, μπορεί να ελαχιστοποιηθεί ο αντίκτυπος στην ασφάλεια που προκαλείται από ξαφνική βλάβη των κόκκινων λαμπτήρων πυρακτώσεως. Μια τυπική μονάδα σήματος κυκλοφορίας LED αποτελείται από πολλά σετ συνδεδεμένων φώτων LED. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα μια μονάδα κόκκινων σημάτων LED 12 ιντσών, σε 3-9 σετ συνδεδεμένων φώτων LED, ο αριθμός των συνδεδεμένων φώτων LED σε κάθε σετ είναι 70-75 (συνολικά 210-675 φώτα LED). Όταν μια λυχνία LED αποτύχει, θα επηρεάσει μόνο ένα σύνολο σημάτων και τα υπόλοιπα σετ θα μειωθούν στα 2/3 (67%) ή στα 8/9 (89%) του αρχικού, χωρίς να προκληθεί βλάβη ολόκληρης της κεφαλής σήματος σαν λαμπτήρες πυρακτώσεως.
Το κύριο πρόβλημα με τις μονάδες σήματος κυκλοφορίας LED είναι ότι το κόστος κατασκευής εξακολουθεί να είναι σχετικά υψηλό. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη μονάδα σήματος κυκλοφορίας 12 ιντσών TS AlGaAs με κόκκινο LED, εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το 1994 με κόστος 350 $. Μέχρι το 1996, η μονάδα σήματος κυκλοφορίας LED AlGaInP 12 ιντσών με καλύτερη απόδοση είχε κόστος 200 $.

Αναμένεται ότι στο εγγύς μέλλον, η τιμή των μονάδων σήματος κυκλοφορίας InGaN μπλε-πράσινων LED θα είναι συγκρίσιμη με την τιμή AlGaInP. Αν και το κόστος των πυρακτωμένων κεφαλών σημάτων κυκλοφορίας είναι χαμηλό, καταναλώνουν πολύ ηλεκτρική ενέργεια. Η κατανάλωση ισχύος μιας κεφαλής πυρακτώσεως σήματος κυκλοφορίας διαμέτρου 12 ιντσών είναι 150 W και η κατανάλωση ισχύος ενός προειδοποιητικού φαναριού που διασχίζει το δρόμο και το πεζοδρόμιο είναι 67 W. Σύμφωνα με υπολογισμούς, η ετήσια κατανάλωση ενέργειας των λαμπτήρων πυρακτώσεως σε κάθε διασταύρωση είναι 18133 KWh, που ισοδυναμεί με ετήσιο λογαριασμό ηλεκτρικής ενέργειας 1450 $. Ωστόσο, οι μονάδες σήματος κυκλοφορίας LED είναι πολύ ενεργειακά αποδοτικές, με κάθε μονάδα σήματος κυκλοφορίας LED κόκκινου 8-12 ιντσών να καταναλώνει 15W και 20W ηλεκτρικής ενέργειας αντίστοιχα. Οι πινακίδες LED στις διασταυρώσεις μπορούν να εμφανίζονται με διακόπτες βέλους, με κατανάλωση ενέργειας μόνο 9W. Σύμφωνα με υπολογισμούς, κάθε διασταύρωση μπορεί να εξοικονομήσει 9916 KWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, που ισοδυναμεί με εξοικονόμηση 793 $ σε λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος ετησίως. Με βάση ένα μέσο κόστος 200 $ ανά μονάδα σήματος κυκλοφορίας LED, η μονάδα σήματος κυκλοφορίας με κόκκινο LED μπορεί να ανακτήσει το αρχικό της κόστος μετά από 3 χρόνια χρησιμοποιώντας μόνο την εξοικονομούμενη ηλεκτρική ενέργεια και να αρχίσει να λαμβάνει συνεχείς οικονομικές αποδόσεις. Επομένως, η χρήση λειτουργικών μονάδων πληροφοριών κυκλοφορίας AlGaInLED, αν και το κόστος μπορεί να φαίνεται υψηλό, εξακολουθεί να είναι οικονομικά αποδοτική μακροπρόθεσμα.