O desenvolvimento da iluminação LED, que gera luz por recombinação radiativa de elétron-buraco em semicondutores de estado sólido, em vez de estimular um meio gasoso ou aquecer um radiador térmico em um invólucro ou invólucro de vidro, beneficiou tremendamente a iluminação pública. Quando comparada aos sistemas HID, como lâmpadas de sódio de alta pressão (HPS), sódio de baixa pressão (LPS) e iodetos metálicos (MH), a tecnologia de iluminação de estado sólido oferece benefícios significativos.
A significativa economia de energia proporcionada pela tecnologia LED é o que mais motivou a transição de HID (HPS, LPS, MH) para LED. Embora as lâmpadas HPS, a fonte de luz de rua mais comum, possam atingir eficiências de fonte de até 150 lm/W em produtos de alta potência, em aplicações práticas, suas eficiências estão próximas de 100 lm/W. As luzes de rua HPS podem perder de 30% a 40% da eficácia do sistema quando as perdas ópticas e de lastro são levadas em consideração. Em contraste, os LEDs convertidos em fósforo têm eficiências de fonte entre 150 e 190 lm/W que são economicamente viáveis e têm eficiências de fonte prospectivas de 255 lm/W. As luzes de rua LED podem atingir uma eficácia de sistema bem acima de 140 lm/W e uma eficiência de luminária próxima a 80 por cento devido à sua alta eficácia de fonte, padrão de emissão direcionada e alta eficiência de conversão de energia. Isso indica que, em comparação com as fontes de iluminação tradicionais, a iluminação pública LED oferece economia de energia de 50% a 100%.
Municípios e serviços públicos que buscam reduzir os custos operacionais e de substituição de lâmpadas são atraídos pelos custos reduzidos de manutenção e ciclo de vida da iluminação pública LED. Os sistemas de iluminação LED podem operar por mais de 50,000 horas, desde que tenham gerenciamento térmico adequado e controle de energia ideal. Os LEDs são feitos de um bloco semicondutor em vez de envelopes de vidro ou outras peças delicadas. As luzes de rua LED podem suportar vibração contínua de automóveis em movimento rápido devido à resistência do estado sólido da fonte de luz. Excelente confiabilidade e durabilidade trabalham juntas para prolongar a vida útil dos sistemas de LED e reduzir significativamente a manutenção e troca de lâmpadas.
Para condições ideais de direção noturna, a distribuição de energia espectral (SPD) da iluminação pública LED pode ser ajustada. As propriedades espectrais da fonte de luz têm um impacto significativo na visibilidade que um sistema de iluminação oferece. Bastonetes e cones, dois tipos de fotorreceptores ópticos, estão presentes no olho humano. A visão escotópica, que é usada à noite quando o nível de brilho é muito baixo (menos de 0.005 cd/m2), é possibilitada por bastonetes. Todas as cores visíveis podem ser vistas pelos cones, que são mais ativos sob circunstâncias fotópicas quando as luminâncias são tipicamente superiores a 3,4 cd/m2. Para visão fotópica e visão escotópica, as curvas de sensibilidade espectral mais altas estão em 555 e 507 nm, respectivamente. Os fotorreceptores de bastonetes respondem à visão mesópica, que é a região entre a visão fotópica e a visão escotópica.
O espectro de luz das luzes de rua LED pode ser modificado para atingir o espectro mais eficiente para os estados de visão da estrada, em particular a visão mesópica que se aplica aos níveis de luz freqüentemente encontrados na iluminação pública, ajustando a proporção de fósforos para as cores desejadas em conversores descendentes. O olho deve ter forte visão escotópica para identificar objetos fora do eixo. Embora a acuidade visual tenha um papel relativamente pequeno na visibilidade de um motorista, uma forte reprodução de cores permite que os fotorreceptores do cone sejam acionados, o que torna mais simples diferenciar pequenas coisas de seu pano de fundo. Quando comparadas às lâmpadas HPS, que possuem um CRI baixo, as luminárias de rua LED geralmente possuem um CRI de 80, o que é suficiente para iluminar estradas. Para garantir um desempenho visual ideal na visão mesópica, um espectro de luz com uma alta relação escotópica/fotópica (S/P) é frequentemente desejado. Embora as luzes de rua LED possam ser ajustadas espectralmente para fornecer uma relação S/P entre 1,21 (3{9}}00 K LED) e 2,0 (6000 K LED), as lâmpadas HPS normalmente têm uma relação S/P de 0,63.
A visibilidade nem sempre é melhorada por uma alta relação S/P. Quando há uma alta densidade de névoa, neblina ou neblina na atmosfera, a visibilidade meteorológica é ruim e, quanto maior a relação S/P, mais luz é espalhada e menos luz é transmitida. A luz com uma alta relação S/P tem uma grande porção de comprimentos de onda azuis em seu espectro. Isso gerou preocupações sobre os perigos da luz azul e os efeitos fisiológicos da iluminação pública de alta intensidade e CCT. O espectro de luz para iluminação de estradas pode precisar de um conteúdo mínimo de azul ou uma relação S/P moderada para fornecer boa visibilidade, bem como criar estado de alerta e suprimir a liberação de melatonina (conhecida como hormônio do sono). No entanto, luz branca fria rica em azul não deve ser usada em iluminação interna durante a noite para evitar a interrupção do ritmo circadiano. Portanto, para iluminação de estradas e rodovias, as luzes de rua LED com temperatura de cor de 4100 K são comumente recomendadas. A luz branca quente (por exemplo, 3000 K) é recomendada em locais com populações densas e em áreas residenciais para minimizar os efeitos fisiológicos prejudiciais da iluminação pública. Qualquer necessidade de CCT pode ser atendida com a tecnologia LED.
Por serem semicondutores, os LEDs podem ser facilmente integrados a outros circuitos de estado sólido. Como os LEDs respondem imediatamente a mudanças na fonte de alimentação, o escurecimento analógico baseado na abordagem de redução contínua de corrente (CCR) pode ser usado simplesmente alterando a corrente de acionamento fornecida aos LEDs. A tecnologia de modulação por largura de pulso (PWM), que permite o controle de intensidade de faixa total enquanto mantém um ponto de cor constante, apesar das variações na intensidade da luz, também pode ser usada para escurecer digitalmente as luzes de rua de LED. Em comparação, escurecer as lâmpadas MH é mais desafiador e as luzes de rua HPS só podem ser reduzidas para cerca de 50% da intensidade da luz. Como a iluminação de estado sólido é digital, há perspectivas de integração direta de luzes de rua com sistemas baseados em computador, o que aumentaria a automação e a eficiência. Essa integração de conectividade sem fio, tecnologias de sensores e iluminação pública abre as portas para uma variedade de possibilidades de IoT de ponta.
