灯泡信号灯与LED信号灯
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位于台湾台北市的LED信号灯头，其信号灯显示的灯号为圆形红灯。
基本上，传统的信号灯采用的是白炽灯泡或卤素灯泡，但由于发光效能低且当灯丝烧坏时整个灯号就会无法显示，故近期许多地区的相关单位正着手汰换传统灯泡信号并改为发光二极管（LED）形式的信号灯，其优点为省电、延长寿命、亮度高、色彩识别性高等，并且即使其中一粒发光二极管故障，仍可继续显示灯号而不受影响。然而，低耗能的LED信号灯在一些高纬度或高海拔地区冬季期间可能导致驾驶员风险：传统的白炽灯泡或卤素灯泡会因加热而融化积在信号镜面上的积雪，积雪的融化仍能使驾驶员清楚辨识灯号而不受积雪遮挡的影响；但是LED信号灯因为低耗能、产生的热能可能不足以融化灯面上的积雪而导致灯号受积雪遮挡并可能使驾驶员无法辨识[43][44]，所以基于这个理由，部分常降雪地区仍然使用传统的灯泡形式信号。[45][46]
偏光信号
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一座位于华盛顿州雪尔顿的3M偏光信号。上图为从别的方向所看到的偏光信号，下图则为从被瞄准车道的方向看到的偏光信号。由此可知，偏光信号可避免别的方向的驾驶员误判信号灯号而发生事故。白天晴朗时从别的方向看是完全无法得知某一偏光信号的灯号的，唯夜晚时从别的方向才可稍微看到微弱灯光透射出来。
一些如“3M高可见信号（3M High Visibility Signal）”及“麦凯恩可程控偏光信号（McCain Programmable Visibility signal）”利用了光的散射特性以及使用菲涅耳透镜来增加信号灯号的可见度。光线从偏光信号里的150瓦PAR46封闭式头灯射出并穿透两组玻璃透镜：第一组透镜是一个由毛玻璃所组成的漫射透镜，其将光线扩散至直径为五英寸左右的均匀光球中；接着，光会透过一个一样直径为五英寸且被称为光学限幅器的透镜并发射出去。
这种使用特殊铝箔胶带的偏光信号可以只让某一特定方向车道的驾驶员知道其灯号而避免被其他方向的驾驶员看到。在偏光信号前端则是一个12英寸的菲涅耳透镜，并将每个透镜着色以符合“美国交通工程师协会（ITE）”所制定的信号色度和亮度标准。
偏光信号的菲涅耳透镜会对准灯头所射出的光并只让某一方向车道驾驶员看到该信号灯号。这种信号起初是由3M公司于1960年代晚期所发明，并且于1970年代晚期逐渐广泛被应用。
偏光信号常用于一些夹角相当小的路口且某一方向信号容易被其他方向道路驾驶员误认，将灯面瞄准特定方向使特定方向驾驶员才能看到其灯号，避免其他方向驾驶员误判而导致事故发生。此外，某些偏光信号也可避免驾驶员看到远方路口信号而做出误判，运用偏光信号可让驾驶员只在某特定距离内才可看到灯号，超过一定距离后就无法判别信号灯号，以避免远方路口的信号先亮绿灯然驾驶员所停的此路口仍为红灯进而造成驾驶员误以为此路口信号已由红转绿而误冲导致事故发生。
镜面尺寸设计
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就美国为例，现在的信号镜面尺寸大多为直径12英寸（300毫米）左右，而以往美国采用的是直径8英寸（200毫米）的信号镜面，然直径12英寸的信号镜面比较大且必较容易被辨识，所以已逐步汰换成现在的12英寸信号镜面。
在加拿大安大略省、马尼托巴省及不列颠哥伦比亚省，有些信号镜面尺寸会因灯号颜色不同而不一，信号灯大多由直径12英寸（300毫米）的红灯镜面以及各为直径8英寸（200毫米）的黄灯及绿灯镜面组成，形成红灯镜面大小比黄灯镜面和绿灯镜面大小还要大的情形，其用意是为了让红灯更加显眼。
而在台湾，信号镜面尺寸直径有20厘米、25厘米及30厘米等三种。[42]
技术提升
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随着科技的演进，在一些发达国家已开始研发所谓的“智慧信号”。该信号可以依据各车辆的位置、速度及方向来试着与各车辆沟通，并提醒驾驶员灯号即将变换等资讯，然而仍有少部分的车辆并无与此类信号沟通的装备，使得部分驾驶员可能无法得知智慧信号所传达的资讯。
控制与协调
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正常的交通信号灯必须有先进的控制和协调技术，以确保驾驶员可以平稳且安全地行驶，并确保行人在过马路时受到保护。
信号的摆设与布置
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依据不同的环境与地点，交通信号灯的摆设与布置是相当重要的，如何摆设将影响到驾驶员的辨识与对交通的影响。在英国与法国，交通信号灯大多以柱立的方式设置于路边，且大多为纵排形式；然而在美国，由于幅员广阔，信号多以悬臂杆方式延伸至路口中央，且因路幅宽广，有时悬臂杆长度甚至长达20米～30米。此外，美国部分地区除了使用悬臂杆方式设置信号灯箱，为节省设置成本，也会使用钢缆来悬挂灯箱。
世界各地的信号摆设与布置
位于美国德州沃斯堡的信号灯组，以钢缆悬挂各个方向的所有信号灯箱。
典型的纽约市信号灯杆，在弧形的悬臂杆上悬挂各方向的信号灯箱。
美国波士顿的信号悬臂杆，将三个车道的专用信号设置于同一信号杆上。
日本大阪府大阪市中央区本町站附近的悬臂杆式信号。
台湾嘉义市一座被设于同一立柱上的行车管制信号灯与行人专用信号灯。
英国伦敦的信号，以柱立杆设置于交通岛。
韩国交通信号灯，将信号灯设于悬臂杆上。
位于伊朗德黑兰的交通信号灯，并附倒计时显示器。
在美国部分地区，信号灯会以横排形式排列，辅以纵排信号灯设于路侧，而在其他地区信号灯几乎都是纵排形式排列。[47]通常若主要信号灯面受天桥等遮蔽或路口几何形状特殊时，都会以额外的辅助灯面来指引。在佛罗里达州，设置于臂杆上的信号多为横排形式，其主要目的为减少风阻才如此摆放，同时也减少了受飓风破坏的影响。而在伊利诺伊州或明尼苏达州等风阻问题没那么严重的地方，信号皆为纵排形式，而其原因之一是减少信号灯头表面受冰雪的堆积。而在一些国家，如墨西哥和加拿大的一些省份（例如新不伦瑞克省），多数交通信号灯灯为横排形式。
欧洲大多数地区的交通信号灯都设置于路口同向车道的停止线附近，通常设于停止线正上方和路侧。在一些集装箱车往来特别繁忙的路口，会为此将高度设置得更高。将信号设置于停止线是为了防止车辆堵在斑马线上以净空斑马线并使行人穿越路口时可以更顺畅。有些在停止线前几米处会设立具更大摩擦力和彩色的特殊路面区域供自行车于此处停等，同时特殊路面的设计也有利于自行车与其他车辆的通过，而该区域也会设置信号灯让骑自行车的人也可以清楚辨识信号灯号。
在其他像是英国、澳大利亚、新西兰、南非和黎巴嫩等国家，交通信号灯设置于路口前的停止线处与路口之后的地方。而在一些繁忙的十字路口也会为大型车驾驶员与距离路口较远的车辆驾驶员设置高度较高的交通信号灯灯。
识别功能
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在中国大陆部分地区，交通信号灯具备人脸识别功能及感应器，可以辨别出违规乱过马路人士，或更改灯号时间。[48]在香港，运输署改装当地的交通信号灯，当长者使用八达通轻拍感应器，即可延长行人绿灯时间数秒。[49]