A LED-es világítás fejlesztése, amely szilárdtest-félvezetőkben sugárzó elektron-lyuk rekombinációval állítja elő a fényt, nem pedig egy gáznemű közeg stimulálásával vagy egy hősugárzó melegítésével üvegházban vagy burkolatban, óriási előnyökkel járt az utcai lámpákban. Összehasonlítva a HID rendszerekkel, mint például a nagynyomású nátrium (HPS), az alacsony nyomású nátrium (LPS) és a fémhalogenid (MH) lámpákkal, a szilárdtest-világítási technológia jelentős előnyökkel jár.
A LED technológia által biztosított jelentős energiamegtakarítás motiválta leginkább a HID-ről (HPS, LPS, MH) a LED-re való átállást. Bár a HPS lámpák, a legelterjedtebb utcai fényforrás, akár 150 lm/W-os forráshatékonyságot is elérhetnek nagy teljesítményű termékekben, a gyakorlati alkalmazásokban hatásfokuk megközelíti a 100 lm/W-ot. A HPS utcai lámpák 30-40 százalékot veszíthetnek rendszerük hatékonyságából, ha figyelembe vesszük az optikai és előtétveszteségeket. Ezzel szemben a fényporral átalakított LED-ek forráshatékonysága 150 és 190 lm/W között van, ami gazdaságilag életképes és 255 lm/W várható forráshatásfok. A LED-es utcai lámpák jóval 140 lm/W feletti rendszerhatékonyságot és közel 80 százalékos lámpatest-hatékonyságot érhetnek el a nagy forráshatékonyságuk, az irányított emissziós mintájuk és a nagy teljesítményátalakítási hatékonyságuk miatt. Ez azt jelzi, hogy a hagyományos világítási forrásokhoz képest a LED-es utcai világítás 50-100 százalékos energiamegtakarítást tesz lehetővé.
Azok az önkormányzatok és közszolgáltatók, amelyek az üzemeltetési és világítási költségek csökkentésére törekednek, vonzzák a LED-es közvilágítás csökkentett karbantartási és életciklus-költségeit. A LED-es világítási rendszerek több mint 50,000 órán keresztül működhetnek, feltéve, hogy megfelelő hőkezeléssel és optimális teljesítményszabályozással rendelkeznek. A LED-ek inkább félvezető blokkból készülnek, nem pedig üvegburokból vagy más kényes alkatrészekből. A LED-es utcai lámpák a fényforrás szilárdtest-állóképessége miatt ellenállnak a gyorsan mozgó autók folyamatos vibrációjának. A kiemelkedő megbízhatóság és a tartósság együttesen meghosszabbítja a LED-rendszerek élettartamát, és jelentősen csökkenti a karbantartást és az újravilágítást.
Az optimális éjszakai vezetési körülmények érdekében a LED-es utcai világítás spektrális teljesítményelosztása (SPD) állítható. A fényforrás spektrális tulajdonságai jelentősen befolyásolják a világítási rendszer láthatóságát. A pálcikák és a kúpok, kétféle optikai fotoreceptor, jelen vannak az emberi szemben. A Scotopic látást, amelyet éjszaka használnak, amikor a fényerő nagyon alacsony (kevesebb, mint 0,005 cd/m2), a rudak teszik lehetővé. Az összes látható színt a kúpok láthatják, amelyek fotopikus körülmények között a legaktívabbak, amikor a fénysűrűség általában meghaladja a 3,4 cd/m2-t. Fotopikus látás és scotopikus látás esetén a legmagasabb spektrális érzékenységi görbék 555 és 507 nm-en vannak. A rúd fotoreceptorai a mezopikus látásra reagálnak, amely a fotopikus látás és a szkotopikus látás közötti tartomány.
A LED-es utcai lámpák fényspektruma módosítható, hogy a leghatékonyabb spektrumot célozza meg az úttest látási állapotaihoz, különösen a mezopos látáshoz, amely az utcai világításban gyakran előforduló fényszintekre vonatkozik, a fényporok arányának beállításával a kívánt színekhez. lefelé konvertálók. A szemnek erős scotopikus látással kell rendelkeznie a tengelyen kívüli tárgyak azonosításához. Míg a látásélesség viszonylag kis szerepet játszik a vezető láthatóságában, az erős színvisszaadás lehetővé teszi a kúpos fotoreceptorok bekapcsolását, ami megkönnyíti a kis dolgok megkülönböztetését a háttértől. Az alacsony CRI-vel rendelkező HPS lámpákkal összehasonlítva a LED-es utcai lámpák CRI-értéke általában 8{7}}, ami elegendő az utak megvilágításához. A mezopikus látás optimális vizuális teljesítményének biztosítása érdekében gyakran kívánatos a fényspektrum magas scotopikus/fotopikus (S/P) aránnyal. Míg a LED-es utcai lámpák spektrálisan úgy szabhatók, hogy az S/P arány 1,21 (3000 K LED) és 2,0 (6000 K LED) között legyen, a HPS lámpák S/P aránya általában 0,63.
A láthatóságot nem mindig javítja a magas S/P arány. Ha nagy sűrűségű köd, köd vagy köd van a légkörben, a meteorológiai látási viszonyok rosszak, és minél nagyobb az S/P arány, annál nagyobb a fényszóródás és a fény áteresztése. A magas S/P aránnyal rendelkező fény spektrumában nagy része kék hullámhosszúságú. Ez aggodalmakat váltott ki a kék fény veszélyeivel és a nagy intenzitású, magas CCT-értékű közvilágítás élettani hatásaival kapcsolatban. Előfordulhat, hogy az úttestek megvilágításához használt fényspektrumnak minimális kék tartalomra vagy mérsékelt S/P arányra van szüksége a jó láthatóság, valamint az éberség megteremtése és a melatonin (amely alváshormonként ismert) felszabadulás elnyomása érdekében. A cirkadián zavarok elkerülése érdekében azonban nem szabad kékben gazdag hideg fehér fényt használni a beltéri világításban éjszaka. Így a nagy utak és autópályák világításához általában 4100 K színhőmérsékletű LED-es utcai lámpákat javasolnak. Meleg fehér fény (pl. 3000 K) javasolt a sűrűn lakott helyeken és a lakott területeken az utcai világítás káros élettani hatásainak minimalizálása érdekében. Bármilyen CCT igény kielégíthető LED technológiával.
Mivel félvezetők, a LED-ek könnyen integrálhatók más félvezető áramkörökbe. Mivel a LED-ek azonnal reagálnak a tápellátás változásaira, a folyamatos áramcsökkentésen (CCR) alapuló analóg fényerő-szabályozás használható pusztán a LED-ek meghajtóáramának megváltoztatásával. Az impulzusszélesség-modulációs (PWM) technológia, amely lehetővé teszi az intenzitás teljes tartományának szabályozását, miközben a fényintenzitás változásai ellenére állandó színpontot tart, szintén használható a LED-es utcai lámpák digitális tompítására. Ehhez képest az MH lámpák tompítása nagyobb kihívást jelent, és a HPS utcai lámpák csak körülbelül 50 százalékos fényintenzitásra csökkenthetők. Mivel a szilárdtest-világítás digitális, az utcai lámpák számítógépes rendszerekkel való közvetlen integrálására van kilátás, ami növelné az automatizálást és a hatékonyságot. A vezeték nélküli kapcsolat, az érzékelőtechnológiák és az utcai világítás integrálása számos élvonalbeli IoT-lehetőség előtt nyitja meg az ajtót.
