Zimzelena stabla zauzela su posebno mjesto u slavljenju zimskog solsticija. Kako bi obilježili najkraći dan u godini i službeni početak zime, ljudi su u pretkršćanskoj Europi vješali zimzelene gomile preko vrata i prozora, kao talisman za uklanjanje zla i simbol nade za proljeće i vječni život. Kako se kršćanstvo proširilo Europom u 3. i 4. stoljeću poslije Krista, tradicija ukrašavanja zimzelenim hrpama bila je ugrađena u Božić.
Donošenje živog zimzelenog stabla u zatvorenom prostoru i ukrašavanje postalo je tradicija u Njemačkoj 16. stoljeća. Protestantskom reformatoru Martinu Lutheru povjesno je dodavanje svijeća i osvjetljenje božićnim drvcima u svom domu nakon što je noću vidio drveće osvijetljeno zvijezdama. Stabla osvijetljena svijećama postala su njemačka tradicija, ona koju su rani njemački doseljenici donijeli u Sjedinjene Države, premda u SAD-u nisu postali senzacija dok graviranje božićnog drvca britanske kraljevske obitelji u dvorcu Windsor nije objavljeno u The Illustrated London News 1848. Princ Albert bio je Nijemac, a majka kraljice Viktorije također je bila Njemica, tako da su ukrašena stabla bila nešto poznato kraljevskoj obitelji. Ovo graviranje, koje prikazuje razgranjeno stablo prekriveno ukrasima i zapaljenim svijećama, populariziralo je božićna drvca. Oni su bili današnji trendovci; kao što su to činili Victoria i Albert, ostatak svijeta je slijedio.
Graviranje kraljice Viktorije, princa Alberta i njihove djece koji su se divili kraljevskom božićnom drvcu u prosincu 1848. (Muzej Webstera) Zapaliti drvo svijećama bilo je vrlo opasno; stablo je moralo biti svježe. Osvjetljavanje božićnog drvca obično je uključivalo kante napunjene vodom u blizini kako bi se drvo smrskalo ako se ono ili okolica zapalili. S obzirom na sve te mjere opreza, svijeće bi bile upaljene jednom na Badnjak.
1882. godine, nakon što je Thomas Edison razvio praktičnu električnu žarulju, Edward Johnson, njegov prijatelj i partner u kompaniji Edison's Illumination, stvorio je prvi set „Božićnih lampica“, niza od 80 crvenih, bijelih i plavih lampica, koje je namotao okolo njegovo božićno drvce. Godine 1895. božićno drvce Bijele kuće bilo je osvijetljeno stotinama raznobojnih žarulja.
1901. Reklama General Electric Žarulje sa žarnom niti osvjetljavale su božićna drvca tijekom 20. stoljeća. Dok je bilo poboljšanja, svi su funkcionirali na isti osnovni način kao Edisonova izvorna žarulja: struja misli da se žarulja u žarulji, žarulja zagrijava električnim otporom, žarulja se jako zagrijava, a svjetlost nastaje kada metali u žaruljici postaju toliko vrući da se elektroni pobuđuju na više orbitalne razine i gotovo odmah padaju na prvobitnu orbitalnu razinu.
Boja proizvedene svjetlosti izravno je povezana s pobudom elektrona u materijalu koji se koristi za pravljenje izvora svjetlosti. Elektroni skaču s jedne orbitalne razine, zvane HOMO, ili najviše zauzete molekularne orbite, na sljedeću LUMO, ili najnižu nezauzetu molekularnu orbitu, a kad se elektron opusti natrag, elektromagnetsko zračenje, poput vidljive svjetlosti, emitira se. Priroda elektromagnetskog zračenja povezana je s razmakom između dviju razina (HOMO-LUMO).
Boja svjetlosti proizvedena ovom pobudom također ovisi o udaljenosti između orbitalnih razina. Tradicionalne Edisonove (žarulje) žarulje proizvode bijelu svjetlost jer postoji puno različitih razina energije, tako da se proizvode sve boje spektra. To je razlog zašto, kada bijelu svjetlost iz žarulje stavite kroz prizmu, ona se rastvara u različite boje.
Žarulje sa žarnom niti nisu naročito energetski učinkovite - dobar postotak energije se gubi kao toplina. Iako su žarulje sa žarnom niti mnogo sigurnije od upotrebe svijeća za zapaljivanje stabla, a one se mogu koristiti više puta, i dalje se zagrijavaju. Mnoga suha božićna drvca zapalila su se od topline stvorene od žarulja koje su zapaljile suhe, izuzetno zapaljive, zimzelene iglice.
LED (dioda koja emitira svjetlost) božićne lampice, s druge strane, pružaju prednosti kada je u pitanju energetska učinkovitost i temperatura, kao i novi dizajni i tehnike rasvjete. LED diode proizvode svjetlost na isti način kao i žarulje sa žarnom niti na kvantnoj razini: elektroni se uzbude i odaju svjetlost kad se opuste. Razlika je u načinu na koji se ovo pobuđenje događa: u slučaju LED-a, električna energija koja prolazi kroz materijal izravno pobuđuje elektrone, a ne toplinu. Ovim postupkom LED svjetla troše 80 do 90 posto manje energije od uporedivih božićnih lampica.
LED-ove su prvi patentirali James Biard i Gary Pittman dok su radili za Texas Instruments. Njihov patent (patent br. 3, 293, 513), pod nazivom "Poluvodička zračenja dioda" i odobren 20. prosinca 1966., opisao je prvi patentirani čvrsti uređaj za proizvodnju svjetlosti iz električne energije. Galij-arsenid dioda proizvela je infracrvenu svjetlost, koja nije vidljiva ljudskom oku.
JR Biard i ostali, "Semiconductor Radiant Diode", patentirani 20. prosinca 1966. (američki patent br. 3, 293, 513) Tijekom rada u General Electricu, Nick Holonyak izumio je prvi LED za proizvodnju vidljive svjetlosti, u ovom slučaju crvene, modificirajući galij-arsenid s fosforom, koji je svjetlost koju kristali emitiraju preusmjeravao iz infracrvene u crvenu. Temelj ovog djela obuhvaćen je njegovim patentom (pat. Br. 3, 249, 473), odobrenim 3. svibnja 1966.
Za razliku od žarulja sa žarnom niti koje proizvode širok spektar svjetlosti i izgledaju bijelo, osim ako nisu prevučene bojom za promjenu boje, LED svjetla proizvode boju ovisno o spojevima koji su odabrani za proizvodnju svjetlosti: od njih se može napraviti crveni niz LED božićnih lampica spojevi koji emitiraju crvena svjetla, plavi od spojeva koji emitiraju plavu svjetlost i tako dalje. Bijela LED svjetla su različita. Postoji nekoliko materijala, kao što su itrijum-aluminijski granati (Y 3 AL 5 O 12 ) materijala koji, kada se stave u LED, proizvode bijelu svjetlost. Međutim, većina bijelih LED svjetiljki proizvodi svjetlost pažljivim kombiniranjem različitih tvari koje emitiraju svjetlost unutar strukture žarulje (npr. Obično plavi spoj, crveni i zeleni).
Veliki napredak u proizvodnji crvenih LED dioda postigao je rad Paula Baileyja i njegovih kolega koji rade u Monsantu, a koji su dobili Pat. 4, 039, 890 2. kolovoza 1977. Izmislili su dvodimenzionalni niz LED dioda, u kojima su svjetla mogla pojedinačno upravljati. Iako je ova struktura proizvela crveno svjetlo u mrežnom uzorku, "Oni koji stručnjak u oblasti tehnike mogu lako zamisliti druge kombinacije i materijale kako bi se osigurali različiti boja ili višebojni prikazi."
Bailey i drugi, "Integrirani polutodirijski niz svjetlosnih ekrana", patentirani 2. kolovoza 1977 (američki patent 4, 039, 890) Ovaj osnovni patent osnovao je LED zaslone koji se koriste za sve, od računala do televizora do telefona. LED ekrani proizvode različite boje miješanjem crvene, zelene i plave svjetlosti u različitim kombinacijama; Na temelju RGB (crveno-zeleno-plave) boje u boji, iz ove tri boje može se proizvesti bilo koja boja.
Moderni LED niz crvenih, zelenih i plavih svjetla (Martin Kraft putem WikiCommons) Niz piksela prisutnih u modernom LED-u daje osnovu za podešavanje božićnih lampica i zaslona na kojima se kontroliraju pojedinačne lampice. Na isti način kako piksel na zaslonu mijenja boju za prikaz dijela slike, božićna svjetla s crvenim, zelenim i plavim LED lampicama na istoj žarulji mogu proizvesti bilo koju boju duge, kao i bijelu svjetlost. Pojedinačna svjetla mogu se uključiti i ugasiti, a boja se promijeniti.
Sada mogu imati jedan set lampica na božićnom drvcu i promijeniti ih u bilo koju boju koju želite. Ova vrsta tehnologije omogućuje i velike prikaze na otvorenom na kojima svjetla mogu plesati po zgradi i mijenjati boje sinkronizirane u glazbu. Ova svjetla i kompjuterizirani kontroleri, koji iz godine u godinu postaju dostupniji potrošačima tehničkih tehnologija, imaju više zajedničkog s televizijskim ekranima nego rani niz crvenih, bijelih i plavih svjetiljki koje je Edward Johnson omotao oko svoje božićne jelke.
24. prosinca 2013. Pat. Br. 8, 614, 632 dodijeljeno je Kennethu Wellsu i Victoru Hatchu za "Metodu i aparat za kontrolu izvora svjetlosti u skladu s izvorom zvuka." Ovaj sustav upravlja RGB svjetlima i pretvara zvučne valove u signale koji upravljaju svjetlima, pa umjesto da treba programirati svjetla na glazbu, možete omogućiti sustavu da interpretira glazbu i proizvodi svjetlosnu emisiju.
Wells i ostali, "Metoda i uređaji za kontrolu izvora svjetlosti u skladu s izvorom zvuka", patentirani 24. prosinca 2013. (američki patent br. 8, 614, 632) Pa kamo će odavde ići svjetla božićnog drvca? Imam nekoliko predviđanja.
Boja LED bijelih svjetala poboljšat će se, a kako sve više ljudi koristi LED svjetla, potrošnja energije i troškovi operativnih svjetala smanjivat će se. Način na koji će se božićna drvca osvjetljavati nastavit će se razvijati, a svjetla će postajati sve manje poput izvornih žarulja koje se upotrebljavaju; mogu biti male i istodobno svijetle, te ne trebaju poprimiti oblik izvorne žarulje.
Wainwright-ov "Uređaj za simulaciju plamena" patentiran 24. listopada 2006. (američki patent br. 7, 125, 142) Čak mogu zamisliti sigurniju verziju svijeća koje su zapalile stabla Martina Luthera i Viktorije i Alberta. Uostalom, kao što je izumitelj Harry Wainwright opisao u svom patentu iz 2006. za „Uređaj za simulaciju plamena“, LED diode mogu se postaviti tako da zapravo izgledaju kao prave svijeće.
