Neobične šare koje podsjećaju na paukovu mrežu ili dijamantni uzorak na starijim semaforima nisu posljedica vandalizma ili zuba vremena. Riječ je o pomno dizajniranim difuznim lećama koje su imale presudnu ulogu u cestovnoj sigurnosti desetljećima prije pojave LED tehnologije. Njihova temeljna svrha bila je riješiti problem koji su stvorile klasične žarulje sa žarnom niti. Za razliku od današnjih LED dioda koje svjetlost emitiraju s cijele površine, stariji semafori imali su jedan snažan, centraliziran izvor svjetlosti. Kako piše Traffic Solution, bez posebne leće, to bi svjetlo bilo vidljivo kao intenzivna točka, teško uočljiva iz širih kutova.
Dizajneri prometne signalizacije rano su shvatili da se cestovni promet drastično razlikuje od željezničkog, gdje je signal dovoljno usmjeriti niz usku prugu. Na cesti, svjetlo mora biti jasno vidljivo vozačima u više traka, pješacima na prijelazu i svima koji se približavaju raskrižju pod različitim kutovima. Upravo su te zamršene linije služile kako bi raspršile svjetlost iz jedne točke ravnomjerno po cijeloj površini obojenog stakla, čineći signal vidljivijim i čitljivijim.
Ipak, puno važnija funkcija ovih leća bila je borba protiv opasnog optičkog fenomena poznatog kao efekt fantomskog svjetla. Zamislite situaciju: kasno je poslijepodne, sunce je nisko na horizontu i obasjava semafor direktno sprijeda. Iako je upaljeno zeleno svjetlo, a crveno ugašeno, sunčeva svjetlost ulazi u kućište crvenog signala, odbija se od unutarnjeg zrcalnog reflektora i vraća prema vozačevim očima. Zbog toga se vozaču može učiniti da su upaljena sva tri svjetla istovremeno ili, još gore, da je upaljeno crveno svjetlo.
Takva situacija izaziva zbunjenost, oklijevanje ili naglo kočenje koje može dovesti do naleta vozila straga. U prometnom inženjerstvu, ako vozač mora žmiriti kako bi razaznao signal, oprema se smatra neuspješnom. Fenomen fantomskog signala nastaje kada je odbljesak sunca od ugašenog svjetla gotovo jednako snažan kao i svjetlost aktivnog signala, čime se u potpunosti gubi jasna komunikacija koju semafor treba pružiti.
Rješenje ovog problema ležalo je upravo u geometriji leće. Proizvođači poput tvrtki Kopp Glass, Corning i Holophane razvili su niz uzoraka, od kojih je najpoznatiji postao "spiderweb" ili "paučina", karakterističan za General Electric semafore iz četrdesetih godina prošlog stoljeća. Kompleksni, kutni uzorci na unutarnjoj strani stakla dizajnirani su tako da sunčevu svjetlost koja uđe u kućište ne reflektiraju natrag prema vozaču, već je preusmjere i rasprše prema dolje ili u stranu. Time se drastično smanjivao intenzitet odbljeska, osiguravajući da ugašeno svjetlo izgleda crno, a ne upaljeno.
Rani eksperimenti s matiranim staklima pokazali su se neuspješnima jer su upravo ona stvarala snažne fantomske signale pri niskom suncu. Sofisticiranost dizajna išla je toliko daleko da je na većini leća sitnim slovima utisnuta oznaka "TOP", jer bi njihova pogrešna ugradnja naopako poništila optička svojstva i učinila ih beskorisnima.
Tijekom desetljeća razvili su se brojni jedinstveni dizajni leća, koji su danas postali cijenjeni kolekcionarski predmeti. U ranim danima prometni signali nisu bili standardizirani, pa su neke zajednice naručivale leće s utisnutim zapovijedima poput "STOP", "CAUTION" ili "GO" kako bi se smanjila konfuzija kod vozača nenaviklih na novu tehnologiju. Drugi zanimljiv, ali rijedak dizajn bile su "Adler" leće s horizontalnim, dijagonalnim ili vertikalnim prugama, namijenjene osobama s daltonizmom. Među kolekcionarima su iznimno popularne i Corningove "Smiley Face" leće, čiji je uzorak bio dizajniran da baca svjetlost prema dolje, osvjetljavajući pješake i zaustavna vozila.
S masovnom primjenom LED tehnologije, zamršeni uzorci na lećama postali su suvišni. Budući da se LED signal sastoji od mnoštva malih svjetlosnih izvora raspoređenih po cijeloj površini, difuzna leća više nije potrebna za postizanje ravnomjernog osvjetljenja. Ipak, problem sunčevog odbljeska i dalje postoji. Moderni proizvođači rješavaju ga na dva načina: naprednim optičkim dizajnom i materijalima. Umjesto staklenih uzoraka, današnje polikarbonatne leće koriste tehnologiju dubokog nijansiranja koja djeluje kao filter - upija široki spektar sunčeve svjetlosti, a propušta samo specifičnu valnu duljinu svjetlosti koju emitiraju LED diode.
Sigurnost signala danas se mjeri takozvanom "Phantom" klasom, koja definira omjer između intenziteta emitiranog signala i intenziteta reflektirane sunčeve svjetlosti. Najviša, peta klasa, jamči da je signal najmanje šesnaest puta svjetliji od bilo kakvog mogućeg odbljeska, osiguravajući potpunu jasnoću čak i u najizazovnijim uvjetima.