GaP และ GaAsP Homojunction LEDs ประสิทธิภาพการส่องสว่างต่ำสีแดง เหลือง และเขียวที่เก่าแก่ที่สุดในปี 1970 ได้รับการนำไปใช้กับไฟแสดงสถานะ การแสดงดิจิตอลและข้อความ จากนั้นเป็นต้นมา LED เริ่มเข้าสู่ขอบเขตการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการบินและอวกาศ เครื่องบิน รถยนต์ การใช้งานทางอุตสาหกรรม การสื่อสาร สินค้าอุปโภคบริโภค ฯลฯ ครอบคลุมภาคส่วนต่างๆ ของเศรษฐกิจของประเทศและครัวเรือนหลายพันครัวเรือน ภายในปี 1996 ยอดขาย LED ทั่วโลกมีมูลค่าถึงหลายพันล้านดอลลาร์ แม้ว่า LED จะถูกจำกัดด้วยสีและประสิทธิภาพการส่องสว่างเป็นเวลาหลายปี แต่ GaP และ GaAsLED ได้รับความนิยมจากผู้ใช้ เนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนาน ความน่าเชื่อถือสูง กระแสไฟในการทำงานต่ำ ความเข้ากันได้กับวงจรดิจิตอล TTL และ CMOS และข้อดีอื่นๆ อีกมากมาย
ในทศวรรษที่ผ่านมา ความสว่างสูงและสีเต็มรูปแบบเป็นหัวข้อล้ำสมัยในการวิจัยวัสดุ LED และเทคโนโลยีอุปกรณ์ ความสว่างสูงพิเศษ (UHB) หมายถึง LED ที่มีความเข้มการส่องสว่าง 100mcd ขึ้นไป หรือที่เรียกว่า LED ระดับ Candela (cd) ความคืบหน้าในการพัฒนา A1GaInP และ InGaNFED ความสว่างสูงนั้นรวดเร็วมาก และขณะนี้ได้ไปถึงระดับประสิทธิภาพที่วัสดุ GaA1As, GaAsP และ GaP แบบทั่วไปไม่สามารถทำได้ ในปี 1991 Toshiba ของญี่ปุ่นและ HP ของสหรัฐอเมริกาได้พัฒนา LED ความสว่างสูงพิเศษสีส้ม InGaA1P620nm และในปี 1992 LED ความสว่างสูงพิเศษสีเหลือง InGaA1P590nm ได้ถูกนำมาใช้จริง ในปีเดียวกันนั้น โตชิบาได้พัฒนา LED ความสว่างสูงพิเศษสีเหลืองเขียว InGaA1P573nm โดยมีความเข้มแสงปกติที่ 2cd ในปี 1994 บริษัท Nichia Corporation ของญี่ปุ่นได้พัฒนา LED ความสว่างสูงพิเศษสีน้ำเงิน (เขียว) InGaN450nm ณ จุดนี้ แม่สีสามสีที่จำเป็นสำหรับการแสดงสี ได้แก่ ไฟ LED สีแดง เขียว น้ำเงิน สีส้มและสีเหลือง ทั้งหมดได้มาถึงระดับความเข้มของการส่องสว่างของ Candela แล้ว ทำให้ได้ความสว่างสูงและการแสดงสีเต็มรูปแบบ ทำให้กลางแจ้งเต็มรูปแบบ การแสดงสีของหลอดเปล่งแสงได้สมจริง การพัฒนา LED ในประเทศของเราเริ่มต้นในปี 1970 และอุตสาหกรรมก็ถือกำเนิดขึ้นในทศวรรษ 1980 มีองค์กรมากกว่า 100 แห่งทั่วประเทศ โดย 95% ของผู้ผลิตมีส่วนร่วมในการผลิตหลังบรรจุภัณฑ์ และชิปที่จำเป็นเกือบทั้งหมดนำเข้าจากต่างประเทศ ด้วย "แผนห้าปี" หลายประการสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การแนะนำอุปกรณ์ขั้นสูงจากต่างประเทศ และเทคโนโลยีที่สำคัญบางประการ เทคโนโลยีการผลิต LED ของจีนได้ก้าวไปข้างหน้า

1、 ประสิทธิภาพของ LED ความสว่างสูงพิเศษ:
เมื่อเปรียบเทียบกับ GaAsP GaPLED แล้ว A1GaAsLED สีแดงที่มีความสว่างสูงเป็นพิเศษจะมีประสิทธิภาพการส่องสว่างที่สูงกว่า และประสิทธิภาพการส่องสว่างของคอนทราสต์ต่ำแบบโปร่งใส (TS) A1GaAsLED (640nm) นั้นใกล้เคียงกับ 10lm/w ซึ่งมากกว่า GaAsP GaPLED สีแดงถึง 10 เท่า InGaAlPLED ความสว่างสูงเป็นพิเศษให้สีเดียวกับ GaAsP GaPLED ได้แก่: เหลืองเขียว (560nm), เหลืองเขียวอ่อน (570nm), เหลือง (585nm), เหลืองอ่อน (590nm), สีส้ม (605nm) และแดงอ่อน (625nm) , สีแดงเข้ม (640 นาโนเมตร)) เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการส่องสว่างของซับสเตรตโปร่งใส A1GaInPLED กับโครงสร้าง LED อื่นๆ และแหล่งกำเนิดแสงจากหลอดไส้ ประสิทธิภาพการส่องสว่างของซับสเตรตดูดซับ InGaAlPLED (AS) อยู่ที่ 101 ม./วัตต์ และประสิทธิภาพการส่องสว่างของซับสเตรตโปร่งใส (TS) คือ 201 ม./วัตต์ ซึ่งเท่ากับ 10 -สูงกว่า GaAsP GaPLED ถึง 20 เท่าในช่วงความยาวคลื่น 590-626nm ในช่วงความยาวคลื่น 560-570 จะสูงกว่า GaAsP GaPLED 2-4 เท่า InGaNFED ความสว่างสูงพิเศษให้แสงสีน้ำเงินและสีเขียว โดยมีช่วงความยาวคลื่น 450-480 นาโนเมตรสำหรับสีน้ำเงิน 500 นาโนเมตรสำหรับสีน้ำเงินเขียว และ 520 นาโนเมตรสำหรับสีเขียว ประสิทธิภาพการส่องสว่างอยู่ที่ 3-151m/w ประสิทธิภาพการส่องสว่างในปัจจุบันของ LED ความสว่างสูงพิเศษนั้นเหนือกว่าหลอดไส้ที่มีฟิลเตอร์ และสามารถเปลี่ยนหลอดไส้ที่มีกำลังไฟน้อยกว่า 1 วัตต์ได้ นอกจากนี้อาร์เรย์ LED ยังสามารถเปลี่ยนหลอดไส้ที่มีกำลังไฟน้อยกว่า 150 วัตต์ได้ สำหรับการใช้งานหลายอย่าง หลอดไส้ใช้ฟิลเตอร์เพื่อให้ได้สีแดง สีส้ม สีเขียว และสีน้ำเงิน ในขณะที่การใช้ LED ความสว่างสูงเป็นพิเศษก็สามารถได้สีเดียวกัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไฟ LED ความสว่างสูงพิเศษที่ทำจากวัสดุ AlGaInP และ InGaN ได้รวมชิป LED ความสว่างสูงพิเศษหลายตัว (แดง น้ำเงิน เขียว) เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้สีที่หลากหลายโดยไม่จำเป็นต้องใช้ฟิลเตอร์ รวมถึงสีแดง สีส้ม สีเหลือง สีเขียว และสีน้ำเงิน ประสิทธิภาพการส่องสว่างของพวกมันนั้นเกินกว่าหลอดไส้และใกล้เคียงกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ด้านหน้า ความสว่างส่องสว่างเกิน 1,000mcd ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของจอแสดงผลกลางแจ้งทุกสภาพอากาศและแบบเต็มสี หน้าจอ LED สีขนาดใหญ่สามารถเป็นตัวแทนของท้องฟ้าและมหาสมุทร และบรรลุภาพเคลื่อนไหว 3 มิติ LED ความสว่างสูงพิเศษสีแดง เขียว และน้ำเงินเจเนอเรชันใหม่ประสบความสำเร็จอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

2、 การใช้ LED ความสว่างสูงพิเศษ:
สัญญาณบ่งชี้รถยนต์: ไฟแสดงสถานะรถยนต์ที่ด้านนอกของรถส่วนใหญ่เป็นไฟเลี้ยว ไฟท้าย และไฟเบรก; ภายในรถทำหน้าที่เป็นไฟส่องสว่างและแสดงอุปกรณ์ต่างๆ เป็นหลัก LED ความสว่างสูงพิเศษมีข้อดีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไส้แบบดั้งเดิมสำหรับไฟแสดงสถานะยานยนต์ และมีตลาดที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมยานยนต์ ไฟ LED สามารถทนต่อแรงกระแทกทางกลและแรงสั่นสะเทือนที่รุนแรงได้ อายุการใช้งานเฉลี่ย MTBF ของไฟเบรก LED นั้นมีขนาดสูงกว่าหลอดไส้หลายขนาด ซึ่งเกินกว่าอายุการใช้งานของตัวรถเองมาก ดังนั้นจึงสามารถบรรจุไฟเบรก LED โดยรวมได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงการบำรุงรักษา วัสดุตั้งต้นแบบโปร่งใส Al GaAs และ AlInGaPLED มีประสิทธิภาพการส่องสว่างที่สูงกว่าอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับหลอดไส้ที่มีฟิลเตอร์ ทำให้ไฟเบรกและสัญญาณไฟเลี้ยว LED ทำงานที่กระแสไฟขับเคลื่อนที่ต่ำกว่า โดยทั่วไปแล้วจะมีเพียง 1/4 ของหลอดไส้ ซึ่งช่วยลดระยะทางที่รถยนต์สามารถเดินทางได้ การใช้พลังงานไฟฟ้าที่ต่ำลงยังช่วยลดปริมาตรและน้ำหนักของระบบสายไฟภายในรถยนต์ ขณะเดียวกันก็ช่วยลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายในของไฟสัญญาณ LED ในตัว ทำให้สามารถใช้พลาสติกที่มีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำสำหรับเลนส์และตัวเรือน เวลาตอบสนองของไฟเบรก LED คือ 100ns ซึ่งสั้นกว่าหลอดไฟ ทำให้มีเวลาตอบสนองมากขึ้นสำหรับผู้ขับขี่และปรับปรุงความปลอดภัยในการขับขี่ การส่องสว่างและสีของไฟเลี้ยวภายนอกของตัวรถมีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน แม้ว่าการแสดงไฟภายในรถยนต์จะไม่ได้ควบคุมโดยหน่วยงานรัฐบาลที่เกี่ยวข้อง เช่น ไฟสัญญาณภายนอก แต่ผู้ผลิตรถยนต์ก็มีข้อกำหนดเกี่ยวกับสีและการส่องสว่างของ LED GaPLED มีการใช้กันในรถยนต์มานานแล้ว และ AlGaInP และ InGaNFED ความสว่างสูงพิเศษจะมาแทนที่หลอดไส้ในรถยนต์มากขึ้น เนื่องจากสามารถตอบสนองความต้องการของผู้ผลิตในแง่ของสีและความสว่าง จากมุมมองของราคา แม้ว่าไฟ LED ยังมีราคาค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับหลอดไส้ แต่ราคาระหว่างทั้งสองระบบโดยรวมก็ไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการพัฒนาในทางปฏิบัติของ LED TSAlGaAs และ AlGaInP ความสว่างสูงเป็นพิเศษ ราคาได้ลดลงอย่างต่อเนื่องในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และขนาดของการลดลงจะยิ่งใหญ่ยิ่งขึ้นในอนาคต

ข้อบ่งชี้สัญญาณไฟจราจร: การใช้ไฟ LED ความสว่างสูงพิเศษแทนหลอดไส้สำหรับไฟสัญญาณจราจร ไฟเตือน และไฟป้าย ขณะนี้ได้แพร่กระจายไปทั่วโลก โดยมีตลาดที่กว้างขวางและความต้องการที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ตามสถิติของกระทรวงคมนาคมของสหรัฐอเมริกาในปี 1994 ในสหรัฐอเมริกามีทางแยก 260,000 ทางแยกที่ติดตั้งสัญญาณไฟจราจร และแต่ละทางแยกต้องมีสัญญาณไฟจราจรสีแดง เหลือง และน้ำเงินเขียวอย่างน้อย 12 สัญญาณ ทางแยกหลายแห่งยังมีป้ายบอกทางเพิ่มเติมและไฟเตือนคนเดินเท้าข้ามถนนอีกด้วย ด้วยวิธีนี้ แต่ละทางแยกจะมีสัญญาณไฟจราจรได้ 20 ไฟ และจะต้องเปิดไฟพร้อมกัน สรุปได้ว่ามีสัญญาณไฟจราจรประมาณ 135 ล้านดวงในสหรัฐอเมริกา ปัจจุบัน การใช้ไฟ LED ความสว่างสูงพิเศษแทนหลอดไส้แบบเดิมได้ผลลัพธ์ที่สำคัญในการลดการสูญเสียพลังงาน ญี่ปุ่นใช้ไฟฟ้าประมาณ 1 ล้านกิโลวัตต์ต่อปีสำหรับสัญญาณไฟจราจร และหลังจากเปลี่ยนหลอดไส้เป็น LED ความสว่างสูงพิเศษ ปริมาณการใช้ไฟฟ้าก็เพียง 12% ของค่าเดิม
เจ้าหน้าที่ผู้มีอำนาจของแต่ละประเทศจะต้องจัดทำกฎระเบียบที่เกี่ยวข้องสำหรับสัญญาณไฟจราจร การระบุสีของสัญญาณ ความเข้มของการส่องสว่างขั้นต่ำ รูปแบบการกระจายเชิงพื้นที่ของลำแสง และข้อกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมการติดตั้ง แม้ว่าข้อกำหนดเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับหลอดไส้ แต่โดยทั่วไปจะใช้ได้กับไฟสัญญาณจราจร LED ความสว่างสูงพิเศษที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน เมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไส้ ไฟจราจร LED มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า โดยทั่วไปนานถึง 10 ปี เมื่อพิจารณาถึงผลกระทบของสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง อายุการใช้งานที่คาดหวังควรลดลงเหลือ 5-6 ปี ปัจจุบัน LED สีแดง สีส้ม และสีเหลือง AlGaInP ความสว่างสูงพิเศษได้รับการพัฒนาทางอุตสาหกรรมและมีราคาไม่แพงนัก หากโมดูลที่ประกอบด้วยไฟ LED ความสว่างสูงพิเศษสีแดงถูกนำมาใช้แทนหัวสัญญาณไฟจราจรแบบหลอดไส้สีแดงแบบดั้งเดิม ผลกระทบต่อความปลอดภัยที่เกิดจากความล้มเหลวอย่างกะทันหันของหลอดไส้สีแดงจะลดลงได้ โมดูลสัญญาณไฟจราจร LED ทั่วไปประกอบด้วยชุดไฟ LED ที่เชื่อมต่ออยู่หลายชุด ยกตัวอย่างโมดูลสัญญาณไฟจราจร LED สีแดงขนาด 12 นิ้ว ในชุดไฟ LED ที่เชื่อมต่อ 3-9 ชุด จำนวนไฟ LED ที่เชื่อมต่อในแต่ละชุดคือ 70-75 (รวมไฟ LED 210-675) เมื่อไฟ LED หนึ่งดวงเสีย จะส่งผลต่อสัญญาณชุดเดียวเท่านั้น และชุดที่เหลือจะลดลงเหลือ 2/3 (67%) หรือ 8/9 (89%) ของต้นฉบับ โดยไม่ทำให้หัวสัญญาณทั้งหมดเสียหาย เหมือนหลอดไส้
ปัญหาหลักของโมดูลสัญญาณไฟจราจร LED คือต้นทุนการผลิตยังค่อนข้างสูง ยกตัวอย่างโมดูลสัญญาณไฟจราจร LED สีแดง TS AlGaAs ขนาด 12 นิ้ว ซึ่งถูกนำมาใช้ครั้งแรกในปี 1994 ในราคา 350 ดอลลาร์ ภายในปี 1996 โมดูลสัญญาณไฟจราจร LED AlGaInP ขนาด 12 นิ้วที่มีประสิทธิภาพดีกว่า มีราคา 200 ดอลลาร์

คาดว่าในอนาคตอันใกล้นี้ ราคาของโมดูลสัญญาณไฟจราจร LED สีน้ำเงิน-เขียว InGaN จะสามารถเทียบเคียงได้กับ AlGaInP แม้ว่าหัวสัญญาณไฟจราจรแบบหลอดไส้จะมีราคาต่ำ แต่ก็กินไฟมาก การใช้พลังงานของหัวสัญญาณไฟจราจรแบบหลอดไส้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 นิ้วคือ 150 วัตต์ และการใช้พลังงานของไฟเตือนการจราจรที่ข้ามถนนและทางเท้าคือ 67 วัตต์ จากการคำนวณ การใช้พลังงานต่อปีของไฟสัญญาณแบบไส้ที่แต่ละแยกคือ 18133KWh เทียบเท่ากับค่าไฟฟ้ารายปีที่ 1,450 ดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม โมดูลสัญญาณไฟจราจร LED นั้นประหยัดพลังงานมาก โดยโมดูลสัญญาณไฟจราจร LED สีแดงขนาด 8-12 นิ้วแต่ละโมดูลใช้พลังงานไฟฟ้า 15W และ 20W ตามลำดับ ป้ายไฟ LED บริเวณทางแยกสามารถแสดงได้ด้วยสวิตช์ลูกศร โดยใช้พลังงานเพียง 9 วัตต์ จากการคำนวณ แต่ละทางแยกสามารถประหยัดไฟฟ้าได้ 9,916KWh ต่อปี เทียบเท่ากับการประหยัดค่าไฟฟ้าได้ 793 ดอลลาร์ต่อปี เมื่อพิจารณาจากต้นทุนเฉลี่ย 200 ดอลลาร์ต่อโมดูลสัญญาณไฟจราจร LED โมดูลสัญญาณไฟจราจร LED สีแดงสามารถกู้คืนต้นทุนเริ่มต้นได้หลังจากผ่านไป 3 ปีโดยใช้เพียงการประหยัดไฟฟ้า และเริ่มได้รับผลตอบแทนทางเศรษฐกิจอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ปัจจุบันการใช้โมดูลข้อมูลการจราจร AlGaInLED แม้ว่าต้นทุนอาจดูสูง แต่ก็ยังคุ้มค่าในระยะยาว