Le développement de l'éclairage LED, qui génère de la lumière par recombinaison radiative électron-trou dans des semi-conducteurs à l'état solide plutôt qu'en stimulant un milieu gazeux ou en chauffant un radiateur thermique dans une enceinte ou une enceinte en verre, a énormément profité aux lampadaires. Par rapport aux systèmes HID, tels que les lampes au sodium haute pression (HPS), au sodium basse pression (LPS) et aux halogénures métalliques (MH), la technologie d'éclairage à semi-conducteurs offre des avantages significatifs.
Les importantes économies d'énergie fournies par la technologie LED sont ce qui a le plus motivé la transition du HID (HPS, LPS, MH) vers le LED. Bien que les lampes HPS, la source d'éclairage public la plus courante, puissent atteindre des efficacités de source allant jusqu'à 150 lm/W dans les produits à haute puissance, dans les applications pratiques, leurs efficacités sont plus proches de 100 lm/W. Les lampadaires HPS peuvent perdre de 30 à 40 % de l'efficacité de leur système lorsque les pertes optiques et de ballast sont prises en compte. En revanche, les LED à conversion de phosphore ont des efficacités de source comprises entre 150 et 190 lm/W qui sont à la fois économiquement viables et ont des efficacités de source potentielles de 255 lm/W. Les lampadaires à LED peuvent atteindre une efficacité de système bien supérieure à 140 lm/W et une efficacité de luminaire proche de 80 % en raison de leur efficacité de source élevée, de leur modèle d'émission dirigée et de leurs rendements de conversion de puissance élevés. Cela indique que par rapport aux sources d'éclairage traditionnelles, l'éclairage public à LED offre des économies d'énergie de 50 à 100 %.
Les municipalités et les services publics qui cherchent à réduire les coûts d'exploitation et de remplacement des lampes sont attirés par la réduction des coûts de maintenance et de cycle de vie de l'éclairage public à LED. Les systèmes d'éclairage à LED peuvent fonctionner pendant plus de 50 000 heures à condition qu'ils disposent d'une gestion thermique appropriée et d'un contrôle de puissance optimal. Les LED sont constituées d'un bloc semi-conducteur plutôt que d'enveloppes en verre ou d'autres pièces délicates. Les lampadaires à LED peuvent résister aux vibrations continues des automobiles en mouvement rapide en raison de l'endurance à l'état solide de la source lumineuse. Une fiabilité et une durabilité exceptionnelles s'associent pour prolonger la durée de vie utile des systèmes LED et réduire considérablement la maintenance et le remplacement des lampes.
Pour des conditions de conduite nocturne optimales, la distribution de puissance spectrale (SPD) de l'éclairage public à LED peut être ajustée. Les propriétés spectrales de la source lumineuse ont un impact significatif sur la visibilité qu'offre un système d'éclairage. Les bâtonnets et les cônes, deux types de photorécepteurs optiques, sont présents dans l'œil humain. La vision scotopique, qui est utilisée la nuit lorsque le niveau de luminosité est très faible (inférieur à 0.005 cd/m2), est rendue possible par les bâtonnets. Toutes les couleurs visibles peuvent être vues par les cônes, qui sont les plus actifs dans des circonstances photopiques lorsque les luminances sont généralement supérieures à 3,4 cd/m2. Pour la vision photopique et la vision scotopique, les courbes de sensibilité spectrale les plus élevées se situent respectivement à 555 et 507 nm. Les photorécepteurs en bâtonnets répondent à la vision mésopique, qui est la région entre la vision photopique et la vision scotopique.
Le spectre lumineux des lampadaires LED peut être modifié pour cibler le spectre le plus efficace pour les états de vision de la chaussée, en particulier la vision mésopique qui s'applique aux niveaux de lumière fréquemment rencontrés dans l'éclairage public, en ajustant le ratio de luminophores pour les couleurs souhaitées dans convertisseurs vers le bas. L'œil doit avoir une vision scotopique forte afin d'identifier les objets hors axe. Alors que l'acuité visuelle joue relativement peu de rôle dans la visibilité d'un conducteur, un rendu des couleurs fort permet d'engager les photorécepteurs coniques, ce qui permet de différencier plus facilement les petites choses de leur arrière-plan. Par rapport aux lampes HPS, qui ont un IRC bas, les lampadaires LED ont généralement un IRC de 80, ce qui est suffisant pour éclairer les routes. Pour assurer des performances visuelles optimales en vision mésopique, un spectre lumineux avec un rapport scotopique/photopique (S/P) élevé est souvent souhaité. Alors que les lampadaires à LED peuvent être adaptés spectralement pour donner un rapport S/P entre 1,21 (LED 3000 K) et 2,0 (LED 6 000 K), les lampes HPS ont généralement un rapport S/P de 0,63.
La visibilité n'est pas toujours améliorée par un rapport S/P élevé. Lorsqu'il y a une forte densité de brouillard, de brume ou de brume dans l'atmosphère, la visibilité météorologique est médiocre et plus le rapport S/P est élevé, plus la lumière est diffusée et moins la lumière est transmise. La lumière avec un rapport S/P élevé a une grande partie de longueurs d'onde bleues dans son spectre. Cela a suscité des inquiétudes quant aux dangers de la lumière bleue et aux effets physiologiques de l'éclairage public à haute intensité et à CCT élevé. Le spectre lumineux pour l'éclairage de la chaussée peut nécessiter une teneur minimale en bleu ou un rapport S/P modéré pour fournir une bonne visibilité ainsi que pour créer de la vigilance et supprimer la libération de mélatonine (connue sous le nom d'hormone du sommeil). Cependant, la lumière blanche froide riche en bleu ne doit pas être utilisée dans l'éclairage intérieur pendant la nuit pour éviter les perturbations circadiennes. Ainsi, pour l'éclairage des grandes routes et autoroutes, les lampadaires à LED d'une température de couleur de 4100 K sont couramment conseillés. Une lumière blanche chaude (par exemple, 3000 K) est recommandée dans les endroits à forte densité de population et dans les zones résidentielles afin de minimiser les effets physiologiques néfastes de l'éclairage public. Tout besoin CCT peut être satisfait avec la technologie LED.
Puisqu'il s'agit de semi-conducteurs, les LED peuvent facilement être intégrées dans d'autres circuits à semi-conducteurs. Étant donné que les LED réagissent immédiatement aux changements d'alimentation, une gradation analogique basée sur l'approche de réduction de courant continu (CCR) peut être utilisée en modifiant simplement le courant d'attaque fourni aux LED. La technologie de modulation de largeur d'impulsion (PWM), qui permet un contrôle de l'intensité sur toute la plage tout en conservant un point de couleur constant malgré les variations d'intensité lumineuse, peut également être utilisée pour atténuer numériquement les lampadaires à LED. En comparaison, la gradation des lampes MH est plus difficile et les lampadaires HPS ne peuvent être réduits qu'à environ 50 % d'intensité lumineuse. Étant donné que l'éclairage à semi-conducteurs est numérique, il existe des perspectives d'intégration directe des lampadaires avec des systèmes informatisés, ce qui augmenterait l'automatisation et l'efficacité. Cette intégration de la connectivité sans fil, des technologies de capteurs et de l'éclairage public ouvre la porte à une variété de possibilités IoT de pointe.
