最早发明红绿灯的人是一位纺织工人，他想出了用灯光颜色控制交通的办法，并于1859年带着一盏有活动遮挡设备的油灯来到了伦敦，但是，这个发明却遭到嘲笑。直到几年以后，英国街头高速马车频繁肇事，政府才想起这项发明来。
1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国铁路信号工程师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯——煤气交通信号灯，这是第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察牵动皮带转换提灯的颜色。
不幸的是，面世23天后煤气灯突然爆炸，使一位正在值勤的警察因此断送了性命。从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯。不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继出现了交通信号灯。
据说，之所以选择红灯禁行、绿灯通行，是参考了英国约克郡当时女士的穿衣风格：穿红裙表示已婚，绿裙表示未婚。其实并不是这样，当时人们对光谱物理学已经有所研究，红色穿透力最强，所以作为禁行标志，与之相对应的相反颜色就是绿色，所以被选择用来表示通行。
第一次世界大战期间的美国街头，出现了现代意义上的红绿灯。之所以现代红绿灯首先在美国出现，是因为欧洲当时正饱尝战火蹂躏，美国则趁势崛起，机动车数量激增，车来车往的街口变得越来越危险重重，于是电力红绿灯和联动红绿灯相继在美国问世。
美国有了红绿灯的“无声指挥”，道路交通变得更加有秩序和安全，这促进了美国成为世界上第一个“车轮上的国家”。在该国专利申请和经济发展刺激下，几十项相关红绿灯规则的技术得到推广，先后出现了流量控制灯和计算机控制的红绿灯，成为现代红绿灯法则的“鼻祖”。
黄灯的问世源于车速的提高。而且黄灯的由来有两种说法：
一种说法是中国人胡汝鼎。1927年，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电气公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。
另一种说法是美国警察威廉·波茨发明了第一盏红黄绿三色、四方向的交通信号灯，并在1920年10月投入使用，被安装在了底特律伍德沃德大街和福特街的交界处，其三色灯光的含义与今天基本一致。亨利福特纪念馆收藏了这一文物并进行展出。
而我国最早出现的红绿灯据记载是在1929年的上海英租界。
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