Zimzelena drevesa so imela v praznovanju zimskega solsticija posebno mesto. Da bi obeležili najkrajši dan v letu in uradni začetek zime, so ljudje v predkrščanski Evropi čez vrata in okna obesili zimzelene gomile kot talisman, da bi preprečili zlo in simbol upanja na pomlad in večno življenje. Ko se je krščanstvo razširilo v Evropo v 3. in 4. stoletju našega štetja, se je tradicija okraševanja z zimzelenimi grudami vključila v božič.
Prinašanje živega zimzelenega drevesa v notranjost in okrasitev je postalo tradicija v Nemčiji 16. stoletja. Protestantskemu reformatorju Martinu Lutherju je zgodovinsko pripisano dodajanje sveč in razsvetljave božičnim drevesom v njegovem domu, potem ko so ponoči videli drevesa, osvetljena z zvezdami. Drevesa, osvetljena s svečami, so postala nemška tradicija, ki so jo v ZDA prinesli zgodnji nemški naseljenci, čeprav v ZDA niso postali senzacija, dokler niso v grafikah božičnega drevesa britanske kraljeve družine na gradu Windsor objavljeni v The Illustrated London News leta 1848. Princ Albert je bil Nemec, mati kraljice Viktorije pa tudi Nemka, zato so bila okrašena drevesa nekaj, kar pozna kraljeva družina. Ta gravura, ki prikazuje večplastno drevo, zajeto v okraske in prižgane sveče, je popularizirala božična drevesa. Bili so oblikovalci dneva; kot sta to storila Victoria in Albert, je sledil tudi preostali svet.
Graviranje kraljice Viktorije, princa Alberta in njihovih otrok, ki so decembra 1848 občudovali kraljevo božično drevo. (Webster Museum) Prižiganje drevesa s svečami je bilo zelo nevarno; drevo je moralo biti sveže. Običajno je razsvetljava božičnega drevesa vključevala vedra, napolnjena z vodo, nameščena v bližini, da bi drevo odstranilo, če se je požarilo drevo ali okolica. Glede na vse te varnostne ukrepe bi svečke prižgali enkrat na božični večer.
Leta 1882, potem ko je Thomas Edison razvil praktično električno žarnico, je Edward Johnson, njegov prijatelj in partner v podjetju Edison's Illumination Company, ustvaril prvi niz "božičnih luči", niz 80 rdečih, belih in modrih lučk, ki jih je zavil okoli njegovo božično drevo. Leta 1895 je božično drevo Bele hiše prižgalo več sto raznobarvnih žarnic.
1901 Splošni oglas za elektriko Žarnice so v celotnem 20. stoletju osvetljevale božična drevesa. Medtem ko je prišlo do izboljšav, so vsi delovali enako osnovno kot Edisonova prvotna žarnica: električni tokovi mislijo, da se žarnica v žarnici, žarnica segreje zaradi električnega upora, žarnica se zelo segreje in svetloba nastane, ko kovine v žarilni nitki postanejo tako vroči, da se elektroni navdušijo na višjih orbitalnih nivojih in skoraj takoj padejo na prvotno orbitalno raven.
Barva proizvedene svetlobe je neposredno povezana z vzbujanjem elektronov v materialu, ki se uporablja za izdelavo vira svetlobe. Elektroni skačejo z ene orbitalne ravni, imenovane HOMO ali najvišje zasedene molekulske orbitale, na naslednjo LUMO ali najnižjo nezasedeno molekularno orbitolo, in ko se elektron sprosti nazaj, se elektromagnetno sevanje, kot je vidna svetloba, oddaja. Narava elektromagnetnega sevanja je povezana z razdaljo med obema nivojema (HOMO-LUMO).
Barva svetlobe, ki nastane s tem vzbujanjem, je odvisna tudi od razdalje med orbitalnimi nivoji. Tradicionalne Edisonove žarnice proizvajajo belo svetlobo, ker je veliko različnih energijskih nivojev, zato nastajajo vse barve spektra. To je razlog, da če skozi žarnico skozi žarnico postavite belo svetlobo iz žarnice, se ta razbije v različne barve.
Žarnice z žarilno nitko niso posebej energetsko učinkovite - dober odstotek energije se izgubi kot toplota. In čeprav so žarnice z žarilno nitko veliko varnejše kot pri uporabi sveč za prižiganje drevesa in jih je mogoče uporabiti večkrat, se še vedno zelo segrejejo. Številna suha božična drevesa so se vžgala zaradi vročine, ki jo žarnice vžgejo suhe, izjemno vnetljive zimzelene iglice.
Po drugi strani LED (svetlobna dioda) božične lučke nudijo prednosti, ko gre za energetsko učinkovitost in temperaturo, pa tudi nove zasnove in tehnike razsvetljave. Svetleče diode proizvajajo svetlobo na enak način kot žarnice na kvantni ravni: elektroni so navdušeni in oddajajo svetlobo, ko se sprostijo. Razlika je v tem, kako pride do tega vzbujanja: pri LED-luči elektrika, ki teče skozi material, neposredno vzbuja elektrone, ne pa toplote. S tem postopkom LED luči porabijo 80 do 90 odstotkov manj energije kot primerljive božične luči.
LED diode sta prva patentirala James Biard in Gary Pittman, ko sta delala za Texas Instruments. Njihov patent (patent št. 3, 293, 513) z naslovom "Polprevodniške sevalne diode" in podeljen 20. decembra 1966 je opisal prvo patentirano polprevodniško napravo za proizvodnjo svetlobe iz električne energije. Galijeva-arzenidna dioda je proizvajala infrardečo svetlobo, ki človeškemu očesu ni vidna.
JR Biard in drugi "Semiconductor Radiant Diode", ki je bil patentiran 20. decembra 1966 (patent št. 3, 293, 513) Med delom v podjetju General Electric je Nick Holonyak izumil prvo LED za proizvodnjo vidne svetlobe, v tem primeru rdeče, s spreminjanjem galijevega arzenida s fosforjem, ki je svetlobo, ki jo kristali oddajajo, iz infrardeče v rdečo. Temelj tega dela je zajet v njegovem patentu (patent št. 3.249.473), ki je bil podeljen 3. maja 1966.
Za razliko od žarnic z žarilno nitko, ki proizvajajo širok spekter svetlobe in so bele, razen če so premazane z barvo, da spremenijo barvo, LED luči proizvajajo barvo, odvisno od spojin, izbranih za proizvodnjo svetlobe: iz rdečega niza LED božičnih luči je mogoče narediti spojine, ki oddajajo rdeče luči, modre iz spojin, ki oddajajo modro svetlobo ipd. Bele LED luči so različne. Obstaja nekaj materialov, na primer materiali iz itrijevega in aluminijastega materiala (Y 3 AL 5 O 12 ), ki ob vgradnji LED diod proizvajajo belo svetlobo. Vendar večina belih LED luči proizvaja svetlobo s skrbnim kombiniranjem različnih spojin, ki oddajajo svetlobo znotraj strukture žarnice (npr. Navadno modra sestava, rdeča in zelena).
Velik napredek v proizvodnji rdečih LED je prišel z delom Paula Baileyja in njegovih sodelavcev v Monsantu, ki jim je bil dodeljen Pat. Št. 4.039.890 2. avgusta 1977. Izumili so dvodimenzionalni niz LED, v katerem je bilo mogoče luči posamično nadzorovati. Medtem ko je ta struktura proizvajala rdečo svetlobo v obliki mrežnega vzorca, "Strokovnjaki na tem področju lahko zlahka zamislijo druge kombinacije in materiale, da zagotovijo različne barvne ali večbarvne zaslone."
Bailey et al. "Integrirana polprevodniška svetilna matrika", patentiran 2. avgusta 1977 (US patent št. 4 099 890) Ta osnovni patent je bil osnova za zaslone z LED zasloni, ki se uporabljajo za vse, od računalnikov do televizorjev do telefonov. LED zasloni proizvajajo različne barve z mešanjem rdeče, zelene in modre luči v različnih kombinacijah; Na osnovi RGB (rdeče-zeleno-modrega) barvnega modela lahko iz teh treh barv nastane katera koli barva.
Moderna LED matrika rdečih, zelenih in modrih luči (Martin Kraft prek WikiCommons) Niz slikovnih pik, ki so prisotni v sodobni LED, je osnova za nastavitev božičnih lučk in prikazovalnikov, kjer se nadzorujejo posamezne luči. Na enak način, ko piksel na zaslonu spremeni barvo, da prikaže del slike, božične lučke z rdečimi, zelenimi in modrimi LED diodami v isti žarnici lahko ustvarijo katero koli barvo mavrice, pa tudi belo svetlobo. Posamezne luči lahko vklopite in izklopite, barvo pa spremenite.
Zdaj je na božičnem drevesu lahko en komplet lučk in jih lahko spreminjate v želeno barvo. Ta vrsta tehnologije omogoča tudi velike zunanje zaslone, na katerih lahko luči plešejo po zgradbi in spreminjajo barve, sinhronizirane z glasbo. Te luči in računalniški krmilniki, ki so z vsakim letom vse bolj dostopni uporabnikom tehnično pametnih porabnikov, imajo s televizijskimi zasloni več skupnega kot zgodnji niz rdečih, belih in modrih luči, ki jih je Edward Johnson ovil okoli svoje božične jelke.
24. decembra 2013, Pat. Št. 8, 614, 632 je bilo dodeljeno Kennethu Wellsu in Victorju Hatchu za "Metodo in napravo za nadzor vira svetlobe v skladu z virom zvoka." Ta sistem upravlja RGB luči in pretvori zvočne valove v signale, ki nadzorujejo luči, zato lahko sistem namesto programiranja lučk na glasbo dovoli, da glasbo interpretira in ustvari svetlobno oddajo.
Wells et al. "Metoda in aparati za nadzor vira svetlobe v skladu z virom zvoka", ki je bil patentiran 24. decembra 2013 (patent št. 8, 614, 632) Kje bodo torej šli luči božičnega drevesa od tu? Nekaj napovedi imam.
Barva belih LED lučk se bo izboljšala, in ker več ljudi uporablja LED luči, se bo poraba energije in stroški operacijskih luči zmanjšali. Način, kako bodo osvetljena božična drevesa, se bo še naprej razvijal in lučke bodo postajale vedno manj podobne prvotnim žarometom, ki se uporabljajo; so lahko majhne in hkrati svetle, zato jim ni treba prevzeti oblike prvotne žarnice.
Wainwright-ova "Naprava za simulacijo gorenja", patentirana 24. oktobra 2006 (patent št. 7, 125, 142) Lahko si celo zamislim varnejšo različico sveč, ki so prižgale drevesa Martina Lutherja ter Viktorije in Alberta. Konec koncev, kot je izumitelj Harry Wainwright v svojem patentu iz leta 2006 za "Simulacijsko napravo za plamen" opisal, lahko LED svetilke razporedijo tako, da dejansko izgledajo kot prave sveče.
