Rozwój oświetlenia LED, które generuje światło poprzez radiacyjną rekombinację elektron-dziura w półprzewodnikach półprzewodnikowych zamiast stymulowania ośrodka gazowego lub ogrzewania grzejnika w szklanej obudowie lub obudowie, przyniosło ogromne korzyści oświetleniu ulicznemu. W porównaniu z systemami HID, takimi jak wysokoprężne lampy sodowe (HPS), niskoprężne lampy sodowe (LPS) i lampy metalohalogenkowe (MH), technologia oświetlenia półprzewodnikowego zapewnia znaczne korzyści.
Znaczne oszczędności energii zapewniane przez technologię LED są tym, co najbardziej motywowało przejście z HID (HPS, LPS, MH) na LED. Chociaż lampy HPS, najpowszechniejsze źródło światła ulicznego, mogą osiągać wydajność źródła do 150 lm/W w produktach o dużej mocy, w praktycznych zastosowaniach ich wydajność jest bliższa 100 lm/W. Oświetlenie uliczne HPS może stracić od 30 do 40 procent skuteczności swojego systemu, jeśli weźmie się pod uwagę straty optyczne i balastu. Natomiast diody LED z konwersją luminoforu mają skuteczność źródła między 150 a 190 lm/W, co jest zarówno opłacalne ekonomicznie, jak i ma perspektywiczną wydajność źródła na poziomie 255 lm/W. Oświetlenie uliczne LED może osiągnąć skuteczność systemową znacznie przekraczającą 140 lm/W i sprawność oprawy zbliżoną do 80 procent ze względu na wysoką skuteczność źródła, ukierunkowany wzór emisji i wysoką wydajność konwersji mocy. Oznacza to, że w porównaniu z tradycyjnymi źródłami światła oświetlenie uliczne LED zapewnia oszczędność energii od 50 do 100 procent.
Gminy i zakłady użyteczności publicznej, które dążą do obniżenia kosztów eksploatacji i wymiany lamp, przyciągają obniżone koszty konserwacji i cyklu życia oświetlenia ulicznego LED. Systemy oświetlenia LED mogą działać przez ponad 50,{1}} godzin, pod warunkiem, że mają odpowiednie zarządzanie temperaturą i optymalną kontrolę mocy. Diody LED są wykonane z bloku półprzewodnikowego, a nie z bańki szklanej lub innych delikatnych części. Oświetlenie uliczne LED może wytrzymać ciągłe wibracje z szybko poruszających się samochodów ze względu na trwałość źródła światła w stanie stałym. Wyjątkowa niezawodność i trwałość wspólnie wydłużają żywotność systemów LED i znacznie ograniczają konserwację i wymianę lamp.
W celu uzyskania optymalnych warunków jazdy nocą można regulować widmowy rozkład mocy (SPD) oświetlenia ulicznego LED. Właściwości spektralne źródła światła mają znaczący wpływ na widoczność, jaką zapewnia system oświetleniowy. Pręciki i czopki, dwa rodzaje optycznych fotoreceptorów, są obecne w ludzkim oku. Widzenie skotopowe, które jest używane w nocy, gdy poziom jasności jest bardzo niski (poniżej 0},005 cd/m2), jest możliwe dzięki pręcikom. Wszystkie widoczne kolory mogą być widziane przez czopki, które są najbardziej aktywne w warunkach fotopowych, kiedy luminancja jest zwykle większa niż 3,4 cd/m2. W przypadku widzenia fotopowego i widzenia skotopowego najwyższe krzywe czułości widmowej występują odpowiednio przy 555 i 507 nm. Fotoreceptory pręcików reagują na widzenie mezopowe, które jest obszarem między widzeniem fotopowym a widzeniem skotopowym.
Widmo światła lamp ulicznych LED można modyfikować w celu uzyskania najbardziej wydajnego widma dla stanów widzenia na jezdni, w szczególności widzenia mezopowego, które ma zastosowanie do poziomów światła często spotykanych w oświetleniu ulicznym, poprzez dostosowanie stosunku luminoforów do pożądanych kolorów w konwertery w dół. Oko musi mieć silne widzenie skotopowe, aby identyfikować obiekty poza osią. Podczas gdy ostrość wzroku odgrywa stosunkowo niewielką rolę w widoczności kierowcy, silne odwzorowanie kolorów umożliwia zaangażowanie fotoreceptorów czopków, co ułatwia odróżnienie małych rzeczy od ich tła. W porównaniu z lampami HPS, które mają niski CRI, lampy uliczne LED mają zazwyczaj CRI na poziomie 80, co wystarcza do oświetlania dróg. Aby zapewnić optymalną wydajność widzenia w widzeniu mezopowym, często pożądane jest widmo światła o wysokim stosunku skotopowym do fotopowego (S/P). Podczas gdy lampy uliczne LED mogą być dopasowane widmowo, aby uzyskać współczynnik S/P między 1,21 (3000 K LED) a 2,0 (6000 K LED), lampy HPS mają zazwyczaj współczynnik S/P równy 0,63.
Wysoki współczynnik S/P nie zawsze poprawia widoczność. Gdy w atmosferze występuje duża gęstość mgły, mgły lub zamglenia, widoczność meteorologiczna jest słaba, a im większy stosunek S/P, tym więcej światła jest rozpraszane, a mniej przepuszczane. Światło o wysokim stosunku S/P ma w swoim widmie dużą część długości fali koloru niebieskiego. Wywołało to obawy dotyczące niebezpieczeństw związanych z niebieskim światłem i fizjologicznymi skutkami oświetlenia ulicznego o dużej intensywności i wysokim współczynniku CCT. Widmo światła do oświetlenia jezdni może wymagać minimalnej zawartości niebieskiego lub umiarkowanego stosunku S/P, aby zapewnić dobrą widoczność, a także wzbudzić czujność i powstrzymać uwalnianie melatoniny (znanej jako hormon snu). Jednak bogate w niebieski, chłodne, białe światło nie powinno być używane w oświetleniu wnętrz w nocy, aby uniknąć zakłóceń rytmu dobowego. Dlatego do oświetlenia dróg i autostrad powszechnie zaleca się oświetlenie uliczne LED o temperaturze barwowej 4100 K. Ciepłe, białe światło (np. 3000 K) jest zalecane w gęsto zaludnionych miejscach i na obszarach mieszkalnych, aby zminimalizować szkodliwe skutki fizjologiczne oświetlenia ulicznego. Każda potrzeba CCT może zostać zaspokojona dzięki technologii LED.
Ponieważ są półprzewodnikami, diody LED można łatwo zintegrować z innymi obwodami półprzewodnikowymi. Ponieważ diody LED natychmiast reagują na zmiany w zasilaniu, można zastosować ściemnianie analogowe oparte na metodzie ciągłej redukcji prądu (CCR), zmieniając jedynie prąd sterujący dostarczany do diod LED. Technologia modulacji szerokości impulsu (PWM), która umożliwia pełną kontrolę intensywności przy zachowaniu stałego punktu koloru pomimo zmian natężenia światła, może być również wykorzystywana do cyfrowego przyciemniania lamp ulicznych LED. Dla porównania, ściemnianie lamp MH jest trudniejsze, a oświetlenie uliczne HPS można zredukować tylko do około 50 procent natężenia światła. Ponieważ oświetlenie półprzewodnikowe jest cyfrowe, istnieją perspektywy bezpośredniej integracji oświetlenia ulicznego z systemami komputerowymi, co zwiększyłoby automatyzację i wydajność. Ta integracja łączności bezprzewodowej, technologii czujników i oświetlenia ulicznego otwiera drzwi do różnych najnowocześniejszych możliwości IoT.
