LED-valaistuksen kehitys, joka tuottaa valoa säteilevällä elektronireikärekombinaatiolla kiinteässä olomuodossa olevissa puolijohteissa pikemminkin kuin stimuloimalla kaasumaista väliainetta tai lämmittämällä lämpöpatteria lasikotelossa tai kotelossa, on hyödyttänyt valtavasti katuvaloja. Verrattuna HID-järjestelmiin, kuten korkeapaineisiin natrium (HPS), matalapainenatrium (LPS) ja metallihalogenidi (MH) -valoihin, puolijohdevalaistustekniikka tarjoaa merkittäviä etuja.
LED-tekniikan tuomat merkittävät energiansäästöt motivoivat eniten siirtymään HID:stä (HPS, LPS, MH) LEDiin. Vaikka HPS-lamput, yleisin katuvalon lähde, voivat saavuttaa jopa 150 lm/W lähdehyötysuhteen suuritehoisissa tuotteissa, käytännön sovelluksissa niiden hyötysuhteet ovat lähempänä 100 lm/W. HPS-katuvalot voivat menettää 30–40 prosenttia järjestelmän tehokkuudestaan, kun otetaan huomioon optiset ja painolastihäviöt. Sitä vastoin loisteainemuunnettujen LEDien lähdetehokkuus on välillä 150-190 lm/W, mikä on sekä taloudellisesti kannattavaa että niiden mahdollinen lähdetehokkuus on 255 lm/W. LED-katuvalot voivat saavuttaa järjestelmän tehokkuuden reilusti yli 140 lm/W ja valaisimen hyötysuhteen, joka on lähes 80 prosenttia korkean lähteen tehokkuuden, suunnatun säteilykuvion ja korkean tehon muunnostehokkuuden ansiosta. Tämä osoittaa, että perinteisiin valaistuslähteisiin verrattuna LED-katuvalaistus säästää energiaa 50–100 prosenttia.
Käyttö- ja valaistuskustannusten alentamiseen pyrkivät kunnat ja kunnat houkuttelevat LED-katuvalaistuksen alentuneita ylläpito- ja elinkaarikustannuksia. LED-valaistusjärjestelmät voivat toimia yli 50,000 tuntia, jos niillä on asianmukainen lämmönhallinta ja optimaalinen tehonsäätö. LEDit on valmistettu puolijohdelohkosta lasikuorista tai muista herkistä osista. LED-katuvalot kestävät nopeasti liikkuvien autojen jatkuvaa tärinää valonlähteen solid-state-kestävyyden vuoksi. Erinomainen luotettavuus ja kestävyys toimivat yhdessä pidentääkseen LED-järjestelmien käyttöikää ja vähentäen merkittävästi huoltoa ja lampunvaihtoa.
Optimaalisia yöajo-olosuhteita varten LED-katuvalaistuksen spektritehojakoa (SPD) voidaan säätää. Valonlähteen spektriominaisuudet vaikuttavat merkittävästi valaistusjärjestelmän tarjoamaan näkyvyyteen. Ihmissilmässä on sauvoja ja kartioita, kahdenlaisia optisia valoreseptoreita. Skotooppinen näkö, jota käytetään yöllä, kun kirkkaustaso on erittäin alhainen (alle 0,005 cd/m2), on mahdollista sauvojen avulla. Kartiot voivat nähdä kaikki näkyvät värit, jotka ovat aktiivisimpia fotoopisissa olosuhteissa, kun luminanssit ovat tyypillisesti yli 3,4 cd/m2. Valokuvanäön ja skotooppisen näön osalta korkeimmat spektriherkkyyskäyrät ovat aallonpituudella 555 ja 507 nm. Sauvavaloreseptorit reagoivat mesoopiseen näkemykseen, joka on valon ja skotooppisen näön välinen alue.
LED-katuvalojen valospektriä voidaan muokata siten, että se kohdistaa tehokkaimman spektrin ajoradan näkötiloihin, erityisesti mesoopiseen näkemykseen, joka pätee katuvalaistuksessa usein esiintyviin valotasoihin, säätämällä loisteaineiden suhdetta haluttujen värien mukaan. alas-muuntimet. Silmällä on oltava vahva skotooppinen näkemys akselin ulkopuolisten kohteiden tunnistamiseksi. Vaikka näöntarkkuudella on suhteellisen vähän merkitystä kuljettajan näkyvyydessä, vahva värintoisto mahdollistaa kartiovaloreseptorien kytkemisen, mikä helpottaa pienten asioiden erottamista niiden taustasta. Verrattuna HPS-lamppuihin, joiden CRI on alhainen, LED-katuvalojen CRI on yleensä 80, mikä riittää teiden valaisemiseen. Optimaalisen visuaalisen suorituskyvyn varmistamiseksi mesoopisessa näössä halutaan usein valospektri, jolla on korkea skotooppinen / fotopic-suhde (S/P). Vaikka LED-katuvalot voidaan räätälöidä spektrisesti antamaan S/P-suhteeksi 1,21 (3000 K LED) ja 2,0 (6000 K LED), HPS-lamppujen S/P-suhde on tyypillisesti 0,63.
Korkea S/P-suhde ei aina paranna näkyvyyttä. Kun ilmakehässä on paljon sumua, sumua tai sumua, meteorologinen näkyvyys on huono, ja mitä suurempi S/P-suhde on, sitä enemmän valoa siroaa ja sitä vähemmän valoa kulkeutuu. Valolla, jolla on korkea S/P-suhde, spektrissä on suuri osa sinisiä aallonpituuksia. Tämä herätti huolta sinisen valon vaaroista ja korkean intensiteetin ja korkean CCT-katuvalaistuksen fysiologisista vaikutuksista. Tievalaistuksen valospektri saattaa vaatia vähimmäismäärän sinistä tai kohtalaista S/P-suhdetta hyvän näkyvyyden takaamiseksi sekä vireyden luomiseksi ja melatoniinin (joka tunnetaan unihormonina) vapautumisen estämiseksi. Sinirikasta viileää valkoista valoa ei kuitenkaan tule käyttää sisävalaistuksessa yöllä vuorokausihäiriöiden välttämiseksi. Joten tien ja moottoriteiden valaistukseen suositellaan yleisesti LED-katuvalaisimia, joiden värilämpötila on 4100 K. Lämmin valkoista valoa (esim. 3000 K) suositellaan paikoissa, joissa on tiheä asutus, ja asuinalueilla katuvalaistuksen haitallisten fysiologisten vaikutusten minimoimiseksi. Kaikki CCT-tarpeet voidaan täyttää LED-tekniikalla.
Koska LEDit ovat puolijohteita, ne voidaan helposti integroida muihin puolijohdepiireihin. Koska LEDit reagoivat välittömästi virransyötön muutoksiin, analogista himmennystä, joka perustuu jatkuvaan virran vähennykseen (CCR) voidaan käyttää pelkästään muuttamalla LEDeille syötettyä käyttövirtaa. Pulssinleveysmodulaatiotekniikkaa (PWM) voidaan käyttää myös LED-katuvalojen digitaaliseen himmennykseen, joka mahdollistaa täyden intensiteetin säädön ja säilyttää samalla väripisteen vakiona valonvoimakkuuden vaihteluista huolimatta. Vertailun vuoksi MH-lamppujen himmennys on haastavampaa ja HPS-katuvalot voidaan vähentää vain noin 50 prosenttiin. Koska puolijohdevalaistus on digitaalista, katuvalot on mahdollista integroida suoraan tietokonepohjaisiin järjestelmiin, mikä lisäisi automaatiota ja tehokkuutta. Tämä langattomien yhteyksien, anturitekniikoiden ja katuvalaistuksen integrointi avaa oven useille huippuluokan IoT-mahdollisuuksille.
