Copacii verzi au ținut un loc special în sărbătorirea solstițiului de iarnă. Pentru a marca cea mai scurtă zi a anului și începutul oficial al iernii, oamenii din Europa pre-creștină au agățat ramuri perenă peste uși și ferestre, ca un talisman pentru a ține departe răul și un simbol al speranței de primăvară și a vieții veșnice. Pe măsură ce creștinismul s-a răspândit în Europa în secolele al III-lea și al IV-lea d.Hr., tradiția de a decora cu ramuri perenă a fost încorporată în Crăciun.
Aducerea unui copac viu perenă în interior și decorarea acestuia a devenit o tradiție în Germania secolului al XVI-lea. Reformistul protestant Martin Luther este istoric credit că a adăugat lumânări și aprinderea copacilor de Crăciun din casa sa, după ce a văzut copaci luminați de stele noaptea. Copacii cu lumânări au devenit o tradiție germană, una adusă în Statele Unite de coloniștii germani timpurii, deși nu au devenit o senzație în SUA până când o gravură a copacului de Crăciun al familiei regale britanice de la Castelul Windsor a fost publicată în The Illustrated London News în 1848. Prințul Albert era german, iar mama reginei Victoria fusese și ea germană, așa că copacii decorați erau ceva familiar familiei regale. Această gravură, care prezintă un copac cu nivel acoperit în ornamente și lumânări aprinse, a popularizat pomii de Crăciun. Ei au fost cei care au stabilit trendurile zilei; așa cum au făcut Victoria și Albert, restul lumii a urmat.
O gravură a reginei Victoria, a prințului Albert și a copiilor lor care admiră bradul regal de Crăciun în decembrie 1848. (Webster Museum) Lumina unui copac cu lumânări era foarte periculoasă; copacul trebuia să fie proaspăt. În mod obișnuit, iluminarea pomului de Crăciun a implicat găleți umplute cu apă așezată în apropiere pentru a acoperi copacul dacă acesta sau zona înconjurătoare arde foc. Având în vedere toate aceste precauții, lumânările ar fi aprinse o dată în ajunul Crăciunului.
În 1882, după ce Thomas Edison a dezvoltat un bec electric electric practic, Edward Johnson, prietenul și partenerul său în Edison's Illumination Company, a creat primul set de „lumini de Crăciun”, un șir de 80 de lumini roșii, albe și albastre, pe care le-a înfășurat pomul lui de Crăciun. În 1895, bradul de Crăciun al Casei Albe a fost luminat de sute de lumini incandescente multicolore.
1901 Reclamă General Electric Luminile incandescente au luminat pomii de Crăciun de-a lungul secolului XX. În timp ce au fost îmbunătățiri, toate au funcționat la fel ca și becul original al lui Edison: fluxurile de energie electrică au crezut că filamentul din bec, filamentul se încălzește prin rezistență electrică, becul devine foarte fierbinte, iar lumina este produsă când metalele din filament devin atât de fierbinți încât electronii sunt excitați la niveluri orbitale superioare și aproape imediat revin la nivelul lor orbital original.
Culoarea luminii produse este direct legată de excitația electronilor din materialul utilizat pentru fabricarea sursei de lumină. Electronii sar de la un nivel orbital, numit HOMO, sau cel mai înalt orbital molecular ocupat, la următorul LUMO, sau cel mai mic orbital molecular neocupat, iar atunci când electronul se relaxează înapoi, radiația electromagnetică, cum ar fi lumina vizibilă, este oprită. Natura radiațiilor electromagnetice este legată de distanța dintre cele două niveluri (HOMO-LUMO).
Culoarea luminii produse de această excitație este, de asemenea, dependentă de distanța dintre nivelurile orbitale. Becurile Edison tradiționale (incandescente) produc o lumină albă, deoarece există multe niveluri de energie diferite, astfel încât toate culorile spectrului sunt produse. Acesta este motivul pentru care atunci când treci lumina albă dintr-un bec printr-o prismă, aceasta se desparte în diferite culori.
Becurile incandescente nu sunt deosebit de eficiente din punct de vedere energetic - un procent bun din energie se pierde sub formă de căldură. Și în timp ce becurile incandescente sunt mult mai sigure decât utilizarea lumânărilor pentru a aprinde un copac și pot fi folosite mai mult de o dată, totuși se încing foarte tare. Mulți copaci uscați de Crăciun au luat foc de căldura generată de becuri aprindând ace uscate, extrem de inflamabile, pe totdeauna.
LED-urile (Light Emitting Diode) Luminile de Crăciun, pe de altă parte, oferă avantaje, atunci când vine vorba de eficiență și temperatură energetică, precum și designuri și tehnici noi de iluminat. LED-urile produc lumină în același fel ca luminile incandescente la un nivel cuantic: electronii sunt excitați și dau lumină atunci când se relaxează. Diferența constă în modul în care apare această excitație: în cazul unui LED, energia electrică care circulă prin material excită direct electronii, nu căldura. Prin acest proces, luminile LED folosesc cu 80 până la 90% mai puțină energie decât luminile de Crăciun incandescente comparabile.
LED-urile au fost patentate pentru prima dată de James Biard și Gary Pittman în timp ce lucrau pentru Texas Instruments. Brevetul lor (brevetul nr. 3.293.513), intitulat „Semiconductor Radiant Diode” și acordat la 20 decembrie 1966, a descris primul dispozitiv patentat în stare solidă care produce lumină din electricitate. Dioda de galiu-arsenid a produs lumină infraroșie, ceea ce nu este vizibil pentru ochiul uman.
JR Biard et al lui "Semiconductor Radiant Diode", brevetat la 20 decembrie 1966 (brevetul US nr. 3.293.513) În timp ce lucra la General Electric, Nick Holonyak a inventat primul LED care a produs lumină vizibilă, în acest caz roșie, modificând arsenidul de galiu cu fosfor, care a schimbat lumina emisă de cristale de la infraroșu la roșu. Fundația acestei lucrări este acoperită de brevetul său (brevetul nr. 3.249.473), acordat la 3 mai 1966.
Spre deosebire de becurile incandescente care produc un spectru larg de lumină și apar albe, cu excepția cazului în care sunt acoperite cu o vopsea pentru a schimba culoarea, luminile LED produc culoare în funcție de compușii aleși pentru a produce lumina: un șir roșu de lumini de Crăciun cu LED-uri poate fi realizat din compuși care emit lumini roșii, albastre din compuși care emit lumină albastră și așa mai departe. Luminile LED albe sunt diferite. Există câteva materiale, cum ar fi granatul cu yitru-aluminiu (Y 3 AL 5 O 12 ), care atunci când sunt introduse în LED-uri produc o lumină albă. Cu toate acestea, cele mai multe lumini LED albe produc lumină combinând cu atenție diferiți compuși care emit lumină în structura becului (de exemplu, un compus care emite albastru, un compus care emite roșu și unul care emite verde).
Un mare progres în producerea de LED-uri roșii a venit din activitatea lui Paul Bailey și a colegilor săi care lucrează la Monsanto, cărora li s-a acordat Pat. Nr. 4.039.890 la 2 august 1977. Au inventat o gamă bidimensională de LED-uri, în care luminile puteau fi controlate individual. În timp ce această structură producea lumină roșie într-un model de grilă, „Alte combinații și materiale pot fi ușor concepute de specialiștii în domeniu pentru a oferi afișaje de culori diferite sau multicolore.”
Bailey et al "Integrated Semiconductor Light-Emitting Light Array", brevetat la 2 august 1977 (brevetul american nr. 4.039.890) Acest brevet seminal a oferit o bază pentru afișajele cu ecran LED utilizate pentru orice, de la computere la televizoare până la telefoane. Ecranele LED produc culori diferite, amestecând lumini roșu, verde și albastru în diferite combinații; pe baza modelului de culori RGB (roșu-verde-albastru), orice culoare poate fi produsă din aceste trei culori.
O gamă modernă de lumini roșii, verzi și albastre (Martin Kraft prin WikiCommons) Gama de pixeli prezenți într-un LED modern oferă o bază pentru luminile de Crăciun reglabile și afișajele unde sunt controlate luminile individuale. În același mod în care un pixel de pe ecran își schimbă culoarea pentru a afișa o parte dintr-o imagine, luminile de Crăciun cu LED-uri roșii, verzi și albastre care emit în același bec pot produce orice culoare a curcubeului, precum și lumina albă. Luminile individuale pot fi activate și dezactivate, iar culoarea este schimbată.
Acum puteți avea un set de lumini pe un brad de Crăciun și le puteți schimba în orice culoare dorită. Acest tip de tehnologie permite, de asemenea, afișaje mari în aer liber, unde luminile pot dansa pe o clădire și pot schimba culorile sincronizate cu muzica. Aceste lumini și controlere computerizate, care devin mai accesibile pentru consumatorii experimentați în fiecare an, au mai multe în comun cu ecranele de televiziune decât șirul timpuriu de lumini roșii, albe și albastre pe care Edward Johnson le-a învelit în jurul bradului său de Crăciun.
La 24 decembrie 2013, Pat. Nr. 8.614, 632 a fost acordat lui Kenneth Wells și Victor Hatch pentru o „Metodă și Aparat pentru controlarea unei surse de lumină în conformitate cu o sursă de sunet.” Acest sistem controlează luminile RGB și transformă undele sonore în semnale care controlează luminile. Așadar, în loc să programați luminile pentru muzică, puteți permite sistemului să interpreteze muzica și să producă un spectacol de lumină.
Wells et al "Metoda și aparatul de control al unei surse de lumină conform cu o sursă de sunet", brevetat la 24 decembrie 2013 (brevetul US nr. 8.614.632) Deci, de unde se vor duce luminile pomilor de Crăciun de aici? Am câteva predicții.
Culoarea luminilor albe cu LED-uri se va îmbunătăți și, pe măsură ce mai multe persoane folosesc lumini LED, consumul de energie și costurile de lumini de funcționare vor scădea. Modul în care arborii de Crăciun vor fi luminați vor continua să evolueze, iar luminile vor deveni din ce în ce mai puțin ca și luminile incandescente originale utilizate; pot fi mici și în același timp luminoase și nu trebuie să ia forma becului inițial.
„Dispozitivul de simulare al flăcării” al lui Wainwright, brevetat la 24 octombrie 2006 (brevetul american nr. 7.125.142) Pot chiar imagina o versiune mai sigură a lumânărilor care au aprins copacii lui Martin Luther și Victoria și Albert. La urma urmei, așa cum a descris inventatorul Harry Wainwright în brevetul său din 2006 pentru un „dispozitiv de simulare a flăcării”, ledurile pot fi aranjate pentru a arăta ca niște lumânări reale.
