1970年代最早的GaP、GaAsP同質(zhì)�(jié)�、黃、綠色低�(fā)光效率的LED已開始應(yīng)用于指示�、數(shù)字和文字顯示。從此LED開始�(jìn)入多種應(yīng)用領(lǐng)�,包括宇航、飛�(jī)、汽車、工�(yè)�(yīng)用、通信、消�(fèi)類產(chǎn)品等,遍及國民經(jīng)�(jì)各部門和千家萬戶。到1996年LED在全世界的銷售額已達(dá)到幾十億美元�
1970年代最早的GaP、GaAsP同質(zhì)�(jié)�、黃、綠色低�(fā)光效率的LED已開始應(yīng)用于指示�、數(shù)字和文字顯示�
從此LED開始�(jìn)入多種應(yīng)用領(lǐng)�,包括宇�、飛�(jī)、汽�、工�(yè)�(yīng)�、通信、消�(fèi)類產(chǎn)品等,遍及國民經(jīng)�(jì)各部門和千家萬�。到1996年LED在全世界的銷售額已達(dá)到幾十億美元。盡管多年以來LED一直受到顏色和�(fā)光效率的限制,但由于GaP和GaAsP LED具有長壽�、高可靠�,工作電流�、可與TTL、CMOS�(shù)字電路兼容等許多�(yōu)�(diǎn)因而卻一直受到使用者的青瞇� 九十年代,高亮度�、全色化一直是LED材料和器件工藝技�(shù)研究的前沿課題。超高亮�(UHB)是指�(fā)光強(qiáng)度達(dá)到或超過100mcd的LED,又稱坎德拉(cd)�(jí)LED。高亮度A1GaInP和InGaN LED的研制�(jìn)展十分迅�,現(xiàn)已達(dá)到常�(guī)材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能達(dá)到的性能水平�1991年日本東芝公司和美國HP公司研制成InGaA1P 620nm橙色超高亮度LED�1992年InGaA1p590nm黃色超高亮度LED�(shí)用化。同年,東芝公司研制InGaA1P 573nm黃綠色超高亮度LED,法向光�(qiáng)�(dá)2cd�1994年日本日亞公司研制成InGaN 450nm�(lán)(�)色超高亮度LED。至�,彩色顯示所需的三基色�、綠、藍(lán)以及�、黃多種顏色的LED都達(dá)到了坎德拉級(jí)的發(fā)光強(qiáng)�,實(shí)�(xiàn)了超高亮度化、全色化,使�(fā)光管的戶外全色顯示成為現(xiàn)�(shí)� 我國�(fā)展LED起步于七十年�,產(chǎn)�(yè)出現(xiàn)于八十年代。全國約�100多家企業(yè)�95%的廠家都從事后道封裝生產(chǎn),所需管芯幾乎全部從國外�(jìn)�。通過幾�(gè)“五年計(jì)劃”的技�(shù)改�、技�(shù)攻關(guān)、引�(jìn)國外先�(jìn)�(shè)備和部分�(guān)鍵技�(shù)� 使我國LED的生�(chǎn)技�(shù)已向前跨�(jìn)了一步�
超高亮度紅A1GaAsLED與GaAsP-GaP LED相比,具有更高的�(fā)光效率,透明襯低(TS)A1GaAs LED(640nm)的流明效率已接近10lm/w,比紅色GaAsP-GaP LED�10倍。超高亮度InGaAlP LED提供的顏色與GaAsP-GaP LED相同包括:綠黃�(560nm)、淺綠黃�(570nm)、黃�(585nm)、淺�(590nm)、橙�(605nm)、淺�(625nm深紅(640nm)。透明襯底A1GaInP LED�(fā)光效率與其它LED�(jié)�(gòu)及白熾光源的比較,InGaAlP LED吸收襯底(AS)的流明效率為101m/w,透明襯底(TS)�201m/w,在590�626nm的波長范圍內(nèi)比GaAsP-GaP LED的流明效率要�10�20�;在560�570的波長范圍內(nèi)則比GaAsP-GaP LED高出2�4�。超高亮度InGaN LED提供了蘭色光和綠色光,其波長范圍蘭色�450�480nm,蘭綠色�500nm,綠色為520nm;其流明效率�3�151m/w。超高亮度LED目前的流明效率已超過了帶濾光片的白熾�,可以取代功�1w以內(nèi)的白熾燈,而且用LED陣列可以取代功率150w以內(nèi)的白熾燈。對(duì)于許多應(yīng)�,白熾燈都是采用濾光片來得到紅色、橙�、綠色和蘭色,而用超高亮度LED則可得到相同的顏�。近年AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED將多�(gè)(紅、蘭、綠)超高亮度LED芯片組合在一�,不用濾光片也能得到各種顏色。包括紅、橙、黃、綠、藍(lán),目前其�(fā)光效率均已超過白熾燈,正向熒光燈接近。發(fā)光亮度已高于1000mcd,可滿足室外全天�、全色顯示的需�,用LED彩色大屏幕可以表�(xiàn)天空和海�,實(shí)�(xiàn)三維�(dòng)�。新一代紅、綠、藍(lán)超高亮度LED�(dá)到了前所未有的性能�
信息指示�
汽車信號(hào)指示:汽車指示燈在車的外部主要是方向燈、尾燈和剎車�;在車的�(nèi)部主要是各種儀表的照明和顯示。超高亮度LED用于汽車指示燈與傳統(tǒng)的白熾燈相比具有許多�(yōu)�(diǎn),在汽車工業(yè)中有著廣泛的市場。LED能夠�(jīng)受較�(qiáng)的機(jī)械沖擊和震動(dòng)。平均工作壽命MTBF比白熾燈泡高出幾�(gè)量級(jí),遠(yuǎn)�(yuǎn)高出汽車本身的工作壽命,因此LED剎車燈可封裝成一�(gè)整體,而不必考慮維修。透明襯底Al.GaAs和AlInGaP LED與帶有濾光片的白熾燈泡相比具有相�(dāng)高的流明效率,這樣LED剎車燈和方向燈就能夠在較低的�(qū)�(dòng)電流下工�,典型的�(qū)�(dòng)電流只有白熾燈的1/4,從而降低了汽車用于行駛距離。較低的電功率還可降低汽車內(nèi)部線路系�(tǒng)的體積和重量,同�(shí)還可減小集成化的LED信號(hào)燈的�(nèi)部溫�,允許透鏡和外罩使用耐溫性能較低的塑料。LED剎車燈的響應(yīng)�(shí)間為100ns,比白熾燈的響應(yīng)�(shí)間短,這樣便給司機(jī)留下了更多的反應(yīng)�(shí)�,從而提高了行車的安全保�。汽車的外部指示燈的照度及顏色均有明確規(guī)�。汽車的�(nèi)部照明顯示雖不像外部信號(hào)燈那樣受到政府有�(guān)部門的控�,但汽車的制造者對(duì)LED的顏色及照度有要�。GaP LED早已用于車內(nèi),超高亮度AlGaInP和InGaN LED由于在顏色和照度上可滿足制造者的要求,因而將更多的取代車�(nèi)白熾�。從�(jià)格上�,盡管LED燈與白熾燈相比還是較貴的,但從整�(gè)系統(tǒng)來看,二者的�(jià)格并沒有明顯的差�。隨著超高亮度TS AlGaAs和AlGaInP LED�(shí)用化的發(fā)�,最近幾年價(jià)格一直在不斷降低,今后降低的幅度還會(huì)更大�
交通信�(hào)指示:用超高亮度LED取代白熾�,用于交通信�(hào)燈、警示燈、標(biāo)志燈�(xiàn)已遍及世界各地,市場廣闊,需求量增長很快。根�(jù)美國交通部門1994年的�(tǒng)�(jì),美國安裝交通信�(hào)燈的十字路口�26萬�(gè),每�(gè)十字路口至少要有12�(gè)紅色、黃色、藍(lán)綠色信號(hào)�。許多十字路口還有一些附加的�(zhuǎn)變標(biāo)志和跨越馬路的人行橫道警示燈。這樣,每�(gè)十字路口可有20信號(hào)�,而且要同�(shí)�(fā)�。由此可推算出美國全國約�1.35億�(gè)交通信�(hào)燈。目前采用超高亮度LED取代傳統(tǒng)的白熾的燈降低電力損耗已取得明顯效果。日本每年在交通信�(hào)燈上的耗電量約�100萬千瓦,采用超高亮度LED取代白熾燈后,其耗電量僅為原來的12%�
交通信�(hào)燈每�(gè)國家的主管部門都要制定相應(yīng)的規(guī)范,�(guī)定信�(hào)的顏�、的照明�(qiáng)度,光束空間分布的圖樣以及對(duì)安裝�(huán)境的要求�。盡管這些要求是按白熾燈編寫的,但�(duì)目前采用的超高亮度LED交通信�(hào)燈基本上是適用的� LED交通信�(hào)燈與白熾燈相�,工作壽命較�,一般可�(dá)�10�,考慮到戶外惡劣環(huán)境的影響,預(yù)�(jì)壽命要減少到5�6�。目前超高亮度AlGaInP�、橙、黃色LED已實(shí)�(xiàn)�(chǎn)�(yè)化,�(jià)格也比較便宜,若用紅色超高亮度LED組成的模塊取代傳�(tǒng)的紅色白熾交通信�(hào)燈頭則可將因紅色白熾燈突然失效給安全造成的影響低到程�。一般LED交通信�(hào)模塊由若干組串聯(lián)的LED單燈組成,以12英寸的紅色LED交通信�(hào)模塊為例,在3�9組串�(lián)的LED單燈,每組串�(lián)的LED單燈�(shù)�70�75�(gè)(總數(shù)�210�675LED單燈),當(dāng)有一�(gè)LED單燈失效�(shí),只�(huì)影響一組信�(hào),其余各組減小到原來�2/3(67%)�8/9(89%),并不會(huì)像白熾燈那樣使整�(gè)信號(hào)燈頭失效�
LED交通信�(hào)模塊的主要問題是造價(jià)仍然顯得高些,以12英寸的TS-AlGaAs紅色LED交通信�(hào)模塊為例,最早應(yīng)用于1994年,其造價(jià)�350$,而到1996年性能更好�12英的AlGaInP LED交通信�(hào)模塊,造價(jià)則為200$。預(yù)�(jì)今后不會(huì)很久,InGaN�(lán)綠色LED交通信�(hào)模塊的價(jià)格將可與AlGaInP相比。白熾交通信�(hào)燈頭的造價(jià)雖低,但耗電量大,一�(gè)直徑12英寸的白熾交通信�(hào)燈頭的耗電量為150W,橫過馬路人行道的交通警示燈的耗電量為67W,據(jù)�(jì)�,每�(gè)十字路口的白熾信�(hào)燈每年的耗電量為18133KWh,折合每年電�(fèi)�1450$;然而LED交通信�(hào)模塊則非常省�,每�(gè)8�12英寸的紅色LED交通信�(hào)模塊耗電量分別為15W�20W,十字路口拐彎處的LED�(biāo)志可用箭頭開�(guān)顯示,耗電量僅�9w,據(jù)�(jì)算,每�(gè)十字路口每年可省�9916KWh,相�(dāng)每年節(jié)省電�(fèi)793$。按每�(gè)LED交通信�(hào)模塊的平均造價(jià)200$�(jì),紅色LED交通信�(hào)模塊僅用其節(jié)省的電費(fèi)�3年后即可收回最初的成本造價(jià),并開始不斷得到�(jīng)�(jì)回報(bào)。因此目前使用AlGaInP LED交通信息模�,盡管造價(jià)顯得�,但從長�,還是合算的�
大屏幕顯�
大屏�顯示是超高亮度LED�(yīng)用的另一巨大市場,包�:圖形、文�、數(shù)字的單色、雙色和全色顯示�
在表2中列出了LED顯示的各種用�。傳�(tǒng)的大屏幕有源顯示一般采用白熾燈、光�、陰極射線管�;無源顯示一般采用翻牌的方法。表3列出了幾種顯示的性能比較。LED顯示曾一直受到LED本身性能和顏色的限制。如�,超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaN LED已能夠提供明亮的�、黃、綠、藍(lán)各種顏色,可完全滿足�(shí)�(xiàn)全色大屏幕顯示的要求。LED顯示屏可按像素尺寸裝配成各種�(jié)�(gòu),小像素直徑一般小�5mm,單色顯示的每�(gè)像素用一�(gè)T-1(3/4)的LED燈,雙色顯示的每�(gè)像素為雙色的T-1(3/4)的LED�,全色顯示則需�3�(gè)T-1�、綠、藍(lán)色燈,或者裝配一�(gè)多芯片的T-1(3/4)的LED燈作為一�(gè)像素。大像素則是通過把許多T-1(3/4)�、綠、藍(lán)色LED燈組合在一起構(gòu)成的。用InGaN(480nm)�(lán)、InGaN(515nm)綠和ALGaAS(637nm)紅LED燈作為LED顯示的三基色,可以提供逼真的全色性能,而且具有較大的顏色范圍包�:�(lán)綠、綠紅等,與國際電視系統(tǒng)委員�(huì)(NTSC)�(guī)定的電視顏色范圍基本相符�