Τα αειθαλής δέντρα έχουν διατηρήσει μια ξεχωριστή θέση για τον εορτασμό του χειμερινού ηλιοστάτη. Για να επισημανθεί η συντομότερη ημέρα του έτους και η επίσημη έναρξη του χειμώνα, οι άνθρωποι στην προχριστιανική Ευρώπη κρεμούσαν αειθαλείς κλίνες πάνω από πόρτες και παράθυρα, σαν ένα φυλακτό που κρατούσε μακριά το κακό και ένα σύμβολο της ελπίδας της άνοιξης και της αιώνιας ζωής. Καθώς ο Χριστιανισμός εξαπλώθηκε στην Ευρώπη τον 3ο και 4ο αιώνα μ.Χ., η παράδοση της διακόσμησης με αειθαλή κλαδιά ενσωματώθηκε στα Χριστούγεννα.
Φέρνοντας ένα ζωντανό αειθαλές δέντρο σε εσωτερικούς χώρους και διακόσμηση έγινε μια παράδοση στη Γερμανία του 16ου αιώνα. Ο προτεσταντικός μεταρρυθμιστής Martin Luther πιστώνεται ιστορικά με την προσθήκη κεριών και φωτισμού στα χριστουγεννιάτικα δέντρα στο σπίτι του, αφού είδε τα δέντρα φωτισμένα από τα αστέρια τη νύχτα. Τα φωτισμένα με κεριά δέντρα έγιναν μια γερμανική παράδοση, την οποία έφεραν στις Ηνωμένες Πολιτείες πρόωροι Γερμανοί άποικοι, αν και δεν έγιναν αισθήσεις στις ΗΠΑ μέχρι να εκδοθεί η εγχάραξη του χριστουγεννιάτικου δέντρου της βρετανικής βασιλικής οικογένειας στο Κάστρο του Windsor στο The Illustrated London News το 1848. Ο πρίγκιπας Άλμπερτ ήταν Γερμανός και η μητέρα της Βασίλισσας Βικτώρια ήταν επίσης Γερμανική, έτσι τα διακοσμημένα δέντρα ήταν κάτι οικείο στην βασιλική οικογένεια. Αυτή η χάραξη, που δείχνει ένα κλιμακωτό δέντρο που καλύπτεται με στολίδια και αναμμένα κεριά, διαδόθηκε χριστουγεννιάτικα δέντρα. Ήταν οι ρυθμιστές της τάσης της ημέρας. όπως έκαναν η Βικτόρια και ο Αλβέρτος, ακολούθησε ο υπόλοιπος κόσμος.
Χαρακτική της Βασίλισσας Βικτωρίας, του Πρίγκιπα Αλβέρτου και των παιδιών που θαυμάζονταν το βασιλικό δέντρο Χριστουγέννων τον Δεκέμβριο του 1848. (Μουσείο Webster) Φωτισμός ενός δέντρου με κεριά ήταν πολύ επικίνδυνο. το δέντρο έπρεπε να είναι φρέσκο. Συνήθως, η φωτισμός του χριστουγεννιάτικου δέντρου αφορούσε κάδους γεμάτους με νερό τοποθετημένους κοντά για να σβήσουν το δέντρο αν αυτή ή η γύρω περιοχή πήραν φωτιά. Δεδομένων όλων αυτών των προφυλάξεων, τα κεριά θα ανάβουν μία φορά την παραμονή των Χριστουγέννων.
Το 1882, όταν ο Thomas Edison ανέπτυξε έναν πρακτικό ηλεκτρικό λαμπτήρα, ο Edward Johnson, ο φίλος και συνεργάτης του στην εταιρία Edison's Illumination Company, δημιούργησε το πρώτο σετ "Χριστουγεννιάτικων φώτων", μια σειρά από 80 κόκκινα, λευκά και μπλε φώτα, το δέντρο του. Το 1895, το χριστουγεννιάτικο δέντρο του Λευκού Οίκου φωτίζεται από εκατοντάδες πολύχρωμα φώτα πυράκτωσης.
1901 Γενική ηλεκτρική διαφήμιση Τα φώτα πυράκτωσης φωτίζουν τα χριστουγεννιάτικα δέντρα σε όλο τον 20ό αιώνα. Ενώ υπήρχαν βελτιώσεις, όλοι λειτουργούσαν με τον ίδιο βασικό τρόπο με τον αρχικό λαμπτήρα του Edison: οι ροές ηλεκτρικής ενέργειας θεωρούσαν ότι το νήμα στο βολβό, το νήμα θερμαίνεται με ηλεκτρική αντίσταση, ο λαμπτήρας γίνεται πολύ ζεστός και παράγεται φως όταν τα μέταλλα στο νήμα γίνονται τόσο καυτά που τα ηλεκτρόνια είναι ενθουσιασμένα σε υψηλότερα τροχιακά επίπεδα και σχεδόν αμέσως πέφτουν πίσω στο αρχικό τους τροχιακό επίπεδο.
Το χρώμα του παραγόμενου φωτός σχετίζεται άμεσα με τη διέγερση των ηλεκτρονίων στο υλικό που χρησιμοποιείται για την παραγωγή της πηγής φωτός. Τα ηλεκτρόνια μεταπηδούν από ένα επίπεδο τροχιάς, που ονομάζεται HOMO ή το υψηλότερο κατεχόμενο μοριακό τροχιακό, στο επόμενο LUMO ή στο χαμηλότερο μη κεντρομοριακό τροχιακό και όταν το ηλεκτρόνιο χαλαρώσει πίσω, εκπέμπεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως ορατό φως. Η φύση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σχετίζεται με την απόσταση μεταξύ των δύο επιπέδων (HOMO-LUMO).
Το χρώμα του φωτός που παράγεται από αυτή τη διέγερση εξαρτάται επίσης από την απόσταση μεταξύ των τροχιακών επιπέδων. Οι παραδοσιακοί λαμπτήρες Edison (πυρακτώσεως) παράγουν ένα λευκό φως επειδή υπάρχουν πολλά διαφορετικά επίπεδα ενέργειας, έτσι παράγονται όλα τα χρώματα του φάσματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο βάζετε το λευκό φως από έναν λαμπτήρα μέσω ενός πρίσματος και χωρίζει σε διαφορετικά χρώματα.
Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως δεν είναι ιδιαίτερα ενεργειακά αποδοτικοί - ένα καλό ποσοστό της ενέργειας χάνεται ως θερμότητα. Και ενώ οι λαμπτήρες πυρακτώσεως είναι πολύ πιο ασφαλείς από το να χρησιμοποιούν κεριά για να ανάψουν ένα δέντρο και μπορούν να χρησιμοποιηθούν περισσότερες από μία φορές, εξακολουθούν να ζεσταίνονται. Πολλά ξηρά Χριστουγεννιάτικα δέντρα έχουν πάρει φωτιά από τη θερμότητα που παράγεται από τους βολβούς που ανάβουν ξηρές, εξαιρετικά εύφλεκτες, αειθαλείς βελόνες.
Τα φώτα των Χριστουγέννων LED (φωτός που εκπέμπουν φως), από την άλλη πλευρά, παρέχουν πλεονεκτήματα όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση και τη θερμοκρασία, καθώς και νέα σχέδια και τεχνικές φωτισμού. Οι λυχνίες LED παράγουν φως με τον ίδιο τρόπο που τα φώτα πυρακτώσεως κάνουν σε κβαντικό επίπεδο: τα ηλεκτρόνια είναι ενθουσιασμένα και εκπέμπουν το φως όταν χαλαρώνουν. Η διαφορά είναι στον τρόπο με τον οποίο συμβαίνει αυτή η διέγερση: στην περίπτωση ενός LED, ο ηλεκτρισμός που διέρχεται από το υλικό διεγείρει άμεσα τα ηλεκτρόνια, όχι τη θερμότητα. Με αυτή τη διαδικασία, τα LED φώτα χρησιμοποιούν 80 με 90 τοις εκατό λιγότερη ενέργεια από τα συγκρίσιμα φώτα των Χριστουγέννων.
Οι οδηγήσεις κατοχυρώθηκαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για πρώτη φορά από τον James Biard και τον Gary Pittman, ενώ εργαζόταν για την Texas Instruments. Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τους (δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με αριθμό 3, 293, 513), με τίτλο "Ημιαγωγική ακτινοβολία διόδου" που χορηγήθηκε στις 20 Δεκεμβρίου 1966, περιέγραψε την πρώτη κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας συσκευή στερεάς κατάστασης για την παραγωγή φωτός από ηλεκτρισμό. Η δίοδος γαλλίου-αρσενιδίου παρήγαγε υπέρυθρο φως, το οποίο δεν είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι.
Η JR Biard et al., "Semiconductor Radiant Diode", κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 20 Δεκεμβρίου 1966 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας Η.Π.Α. 3, 293, 513) Ενώ εργάστηκε στη General Electric, ο Nick Holonyak εφευρέθηκε το πρώτο LED για να παράγει ορατό φως, στην προκειμένη περίπτωση κόκκινο, τροποποιώντας το αρσενίδιο του γαλλίου με φωσφόρο, το οποίο μετατόπισε το φως που εκπέμπεται από τους κρυστάλλους από το υπέρυθρο στο κόκκινο. Η ίδρυση αυτού του έργου καλύπτεται από το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του (δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με αριθμό 3, 249, 473) που χορηγήθηκε στις 3 Μαΐου 1966.
Σε αντίθεση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως που παράγουν ένα ευρύ φάσμα φωτός και εμφανίζονται λευκοί εκτός και αν είναι επικαλυμμένοι με χρώμα για να αλλάξουν το χρώμα, τα φώτα LED παράγουν χρώμα ανάλογα με τις ενώσεις που επιλέγονται για να παράγουν το φως: μια κόκκινη σειρά LED φώτα Χριστουγέννων μπορεί να γίνει από ενώσεις που εκπέμπουν κόκκινα φώτα, μπλε από ενώσεις που εκπέμπουν μπλε φως και ούτω καθεξής. Τα λευκά φώτα LED είναι διαφορετικά. Υπάρχουν μερικά υλικά, όπως υλικά γρανίτη υττρίου-αλουμινίου (Y 3 AL 5 O 12 ), τα οποία όταν τοποθετούνται σε λυχνίες LED παράγουν λευκό φως. Ωστόσο, οι περισσότερες λευκές λυχνίες LED παράγουν φως συνδυάζοντας προσεκτικά διαφορετικές ενώσεις εκπομπής φωτός μέσα στη δομή του λαμπτήρα (π.χ. τυπικά μια μπλε εκπομπή, μια κόκκινη εκπομπή και μια πράσινη εκπομπή).
Μια μεγάλη πρόοδος στην παραγωγή των κόκκινων οδηγήσεων προήλθε από το έργο του Paul Bailey και των συναδέλφων του που εργάζονταν στο Monsanto, στους οποίους χορηγήθηκε ο Pat. 4, 039, 890 στις 2 Αυγούστου 1977. Έφτιαξαν μια δισδιάστατη διάταξη LED, στην οποία τα φώτα μπορούσαν να ελέγχονται μεμονωμένα. Ενώ αυτή η δομή παρήγαγε κόκκινο φως σε ένα πρότυπο πλέγματος, "άλλοι συνδυασμοί και υλικά μπορούν εύκολα να οραματιστούν από τους ειδικούς στην τεχνική για να παρέχουν διαφορετικές έγχρωμες ή πολύχρωμες οθόνες".
Το Bailey et al., "Ολοκληρωμένο Ημιαγωγό Οθόνης Οθόνης", πατενταρισμένο στις 2 Αυγούστου 1977 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας Η.Π.Α. 4.039.890) Αυτό το τεκμηριωμένο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας παρείχε ένα θεμέλιο για οθόνες με οθόνη LED που χρησιμοποιούνται για όλα από υπολογιστές σε τηλεοράσεις μέχρι τηλέφωνα Οι οθόνες LED παράγουν διαφορετικά χρώματα αναμειγνύοντας κόκκινα, πράσινα και μπλε φώτα σε διαφορετικούς συνδυασμούς. με βάση το μοντέλο χρώματος RGB (κόκκινο-πράσινο-μπλε), οποιοδήποτε χρώμα μπορεί να παραχθεί από αυτά τα τρία χρώματα.
Σύγχρονη σειρά LED με κόκκινα, πράσινα και μπλε φώτα (Martin Kraft μέσω του WikiCommons) Η σειρά των εικονοστοιχείων που υπάρχουν σε μια σύγχρονη λυχνία LED παρέχει μια βάση για συντονισμένα χριστουγεννιάτικα φώτα και οθόνες όπου ελέγχονται μεμονωμένα φώτα. Με τον ίδιο τρόπο που ένα εικονοστοιχείο σε μια οθόνη αλλάζει χρώμα για να εμφανίσει ένα μέρος μιας εικόνας, τα φώτα των Χριστουγέννων με κόκκινα, πράσινα και μπλε LED που εκπέμπουν στον ίδιο λαμπτήρα μπορούν να παράγουν οποιοδήποτε χρώμα του ουράνιου τόξου καθώς και λευκό φως. Τα μεμονωμένα φώτα μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν και το χρώμα να αλλάξει.
Κάποιος μπορεί τώρα να έχει ένα σύνολο φώτων σε ένα χριστουγεννιάτικο δέντρο και να τους αλλάξει σε οποιοδήποτε χρώμα επιθυμεί. Αυτός ο τύπος τεχνολογίας επιτρέπει επίσης μεγάλες υπαίθριες οθόνες όπου τα φώτα μπορούν να χορέψουν σε ένα κτίριο και να αλλάξουν χρώματα συγχρονισμένα με τη μουσική. Αυτά τα φώτα και οι ηλεκτρονικοί ελεγκτές, οι οποίοι γίνονται όλο και πιο προσιτοί στους τεχνολογικούς καταλαβαίους καταναλωτές κάθε χρόνο, έχουν περισσότερα κοινά με τηλεοπτικές οθόνες παρά η πρώτη σειρά κόκκινων, λευκών και μπλε φώτων που ο Edward Johnson τυλίγει γύρω από το χριστουγεννιάτικο δέντρο του.
Στις 24 Δεκεμβρίου 2013, Pat. Νο. 8.614.632 χορηγήθηκε στους Kenneth Wells και Victor Hatch για μια "μέθοδο και συσκευή για τον έλεγχο μιας πηγής φωτός σύμφωνα με μία πηγή ήχου". Αυτό το σύστημα ελέγχει τα φώτα RGB και μετατρέπει τα ηχητικά κύματα σε σήματα που ελέγχουν τα φώτα, οπότε αντί να χρειάζεται να προγραμματίζουμε τα φώτα στη μουσική, μπορούμε να επιτρέψουμε στο σύστημα να ερμηνεύσει τη μουσική και να φτιάξει ένα φως.
Wells et αϊ "Μέθοδος και συσκευή για τον έλεγχο μιας πηγής φωτός σύμφωνα με μια πηγή ήχου", κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 24 Δεκεμβρίου 2013 (US Patent Νο. 6, 614, 632) Έτσι πού θα φτάσουν τα χριστουγεννιάτικα δέντρα από εδώ; Έχω μερικές προβλέψεις.
Το χρώμα των λευκών φώτων LED θα βελτιωθεί και καθώς περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν τα φώτα των οδηγήσεων, η κατανάλωση ενέργειας και το κόστος λειτουργίας των φώτων θα μειωθούν. Ο τρόπος φωτισμού των Χριστουγεννιάτικων δέντρων θα συνεχίσει να εξελίσσεται και τα φώτα θα γίνονται όλο και λιγότερο σαν τα αρχικά φώτα πυρακτώσεως που χρησιμοποιούνται. μπορούν να είναι μικρά και ταυτόχρονα φωτεινά και δεν χρειάζεται να παίρνουν το σχήμα του αρχικού λαμπτήρα.
Wainwright's "Flame Simulating Device, " που κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 24 Οκτωβρίου 2006 (US Pat. Νο. 7, 125, 142) Μπορώ ακόμα να φανταστώ μια ασφαλέστερη εκδοχή των κεριών που άναψαν τα δέντρα του Μάρτιν Λούθερ και της Βικτώριας και του Αλβέρτου. Μετά από όλα, όπως ο εφευρέτης Harry Wainwright περιέγραψε στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του 2006 για μια "συσκευή προσομοίωσης φλόγας", τα LED μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να μοιάζουν πραγματικά με πραγματικά κεριά.
