LED交通信号灯在光学系统设计、电气配件、散热措施以及结构等设计方面与传统光源的灯具相比有明显出别。由于它是由多个LED发光体组成图案灯的设计，所以LED交通信号灯可以通过对LED的布局调整，让其本身形成各种各样的图案。并且可以把各种颜色做成一体，把各种信号做成一体，使得同样的灯体空间可以赋予更多的交通信息，配置更多的交通方案，也可以通过图案不同部位LED的切换形成动态的图案信号，从而使呆板的交通信号变得更为人性化，更为生动化。
交通管制员使用阶段的概念，阶段是组合在一起的运动方向。例如，一个简单的T型交叉点可能有三个车辆运动阶段，一个用于交叉点的每个臂。其他运动可能还有其他阶段，如行人，骑自行车者，公交车道或有轨电车。
电池备份可以在紧急模式下操作控制器，红灯闪烁或处于全功能模式。2004年，加州能源委员会建议当地政府将其交通信号灯转换为带电池备份的LED。这将降低能源消耗并提高主要交叉路口的安全性。建议是在断电后两小时内提供全功能交通信号的系统。然后信号将闪烁红灯再过两个小时。
最早的时候只有红、绿两种颜色，后来经过改良后，增加了一盏黄色的灯，红灯表示停止，黄灯表示准备，绿灯则表示通行。之所以采用这三种颜色，用这三种颜色作为交通讯号也和人们的视觉结构和心理反应有关。人的视网膜含有杆状和三种锥状感光细胞，杆状细胞对黄色的光特别敏感，三种锥状细胞则分别对红光、绿光及蓝光最敏感。由于这种视觉结构，人最容易分辨红色与绿色。虽然黄色与蓝色也容易分辨，但因为眼球对蓝光敏感的感光细胞较少，所以分辨颜色，还是以红、绿色为佳。交通信号灯并不是随意设置的。科学依据根据光学原理，红色光的波长很长，穿透空气的能力强，而且比其他信号更引人注意，所 以作为禁止通行的信号，采用绿色作为通告信号，是因为红色和绿色的区别最 大，易于分辨（红绿色盲毕竟是少数）。此外，颜色也能表达出一些特定的含 意，要表达热或剧烈的话，最强是红色，其次是黄色。绿色则有较冷及平静的 含意。因此，人们常以红色代表危险，黄色代表警示，绿色代表安全。