Actualmente, la eficiencia energética en el alumbrado público ha permitido el desarrollo de modelos de optimización destinados a mejorar las instalaciones correspondientes a este tipo de sistemas. En este estudio, se ha diseñado un modelo matemático para determinar el tipo de luminaria óptimo para la vía Ilumán - Agato, ubicada en la provincia de Imbabura, Ecuador. Se realizó un análisis, tanto económico como técnico, de diversas opciones de luminarias, considerando sus parámetros y la normativa aplicable en la región. Asimismo, se crearon escenarios de prueba utilizando el software Dialux, evaluando dos tipos de luminarias: vapor de sodio de 150W y LED de 102W. Mediante la extracción de datos, se evaluaron criterios como el nivel de iluminación, costo, factor de uniformidad, deslumbramiento y eficiencia de cada luminaria. Utilizando MATLAB, se generaron ponderaciones para determinar el escenario de prueba con mejores condiciones o que cumplan con cada uno de los criterios. Posteriormente, se implementó un segundo modelo utilizando el software AMPL, que optimizó el costo del sistema de alumbrado en ambos modelos. Los resultados indicaron que las luminarias LED minimizaban la función objetivo del sistema, generando un ahorro de 71,680 kWh y $7,16.