Stálezelené stromy mají zvláštní místo při oslavě zimního slunovratu. Při příležitosti nejkratšího dne roku a oficiálního začátku zimy pověsili lidé v předkřesťanské Evropě větev stálezelených větví nad dveřmi a okny, jako talisman, který držel dál od zla a symbol naděje na jaro a věčný život. Když se křesťanství rozšířilo do Evropy ve 3. a 4. století nl, byla tradice zdobení vždyzelenými větvičkami začleněna do Vánoc.
Uvnitř živého stálezeleného stromu a jeho zdobení se stala tradicí v Německu v 16. století. Protestantský reformátor Martin Luther je historicky připočítán s přidáním svíček a osvětlení na vánoční stromky v jeho domě poté, co viděl stromy osvětlené hvězdami v noci. Svíčky osvětlené stromy se staly německou tradicí. Jeden přinesl do Spojených států rané německé osadníky, ačkoli se v USA nestal senzací, dokud nebylo v The Illustrated London News publikováno gravírování vánočního stromu britské královské rodiny na zámku Windsor. v roce 1848. Prince Albert byl Němec a matka královny Viktorie také byla Němka, takže zdobené stromy byly pro královskou rodinu něčím známým. Tato rytina, zobrazující stupňovitý strom pokrytý ornamenty a zapálenými svíčkami, popularizovala vánoční stromky. Byli určujícími trendy dne; stejně jako Victoria a Albert, následoval zbytek světa.
Rytina královny Viktorie, prince Alberta a jejich dětí obdivujících královský vánoční strom v prosinci 1848. (Websterovo muzeum) Osvětlení stromu svíčkami bylo velmi nebezpečné; strom musel být čerstvý. Osvětlení vánočního stromku obvykle zahrnovalo kbelíky naplněné vodou umístěnou poblíž, aby strom zničily, pokud by ho nebo jeho okolí zapálily. S ohledem na všechna tato opatření by se svíčky zapálily jednou na Štědrý den.
V roce 1882, poté, co Thomas Edison vyvinul praktickou elektrickou žárovku, vytvořil Edward Johnson, jeho přítel a partner ve společnosti Edison's Illumination Company, první sadu „vánočních světel“, řetězec 80 červených, bílých a modrých světel, který kolem jeho vánoční strom. V roce 1895 byl vánoční stromeček Bílého domu osvětlen stovkami vícebarevných žárovek.
1901 Obecná elektrická reklama Žárovky osvětlovaly vánoční stromky v průběhu 20. století. Zatímco došlo k vylepšení, fungovaly všechny stejným způsobem jako původní Edisonova žárovka: toky elektřiny si myslely, že vlákno v baňce, vlákno se zahřívá elektrickým odporem, žárovka se zahřívá a světlo vzniká, když jsou kovy ve vláknu stanou se tak horkými, že elektrony jsou vzrušeny na vyšší orbitální úroveň a téměř okamžitě klesají zpět na původní orbitální úroveň.
Barva vyrobeného světla přímo souvisí s excitací elektronů v materiálu použitém k vytvoření zdroje světla. Elektrony skočí z jedné orbitální úrovně, nazývané HOMO, nebo z nejvyšších obsazených molekulárních orbitálů, na další LUMO, nebo na nejnižší neobsazený molekulární orbitál, a když se elektron uvolní zpět, elektromagnetické záření, jako je viditelné světlo, je vydáno. Povaha elektromagnetického záření souvisí se vzdáleností mezi dvěma úrovněmi (HOMO-LUMO).
Barva světla vytvářeného tímto buzením závisí také na vzdálenosti mezi orbitálními úrovněmi. Tradiční žárovky Edison (žárovky) produkují bílé světlo, protože existuje mnoho různých úrovní energie, takže jsou produkovány všechny barvy spektra. To je důvod, proč když dáte bílé světlo z žárovky skrz hranol, rozpadne se na různé barvy.
Žárovky nejsou příliš energeticky účinné - dobré procento energie se ztrácí jako teplo. A zatímco žárovky jsou mnohem bezpečnější než svíčky k zapálení stromu a mohou být použity vícekrát, stále jsou velmi horké. Mnoho suchých vánočních stromků zapálilo teplo generované žárovkami, které zapálily suché, extrémně hořlavé, stále zelené jehličky.
LED (Light Emitting Diode) Vánoční světla, na druhé straně, poskytují výhody, pokud jde o energetickou účinnost a teplotu, stejně jako nové návrhy a techniky osvětlení. LED diody produkují světlo stejným způsobem, jako je tomu u žárovek na kvantové úrovni: elektrony jsou vzrušeny a při uvolnění vydávají světlo. Rozdíl je v tom, jak k této excitaci dochází: v případě LED, elektřina, která prochází materiálem, přímo excituje elektrony, nikoli teplo. Při tomto procesu spotřebovávají LED světla o 80 až 90 procent méně energie než srovnatelné klasické vánoční osvětlení.
LED diody byly poprvé patentovány Jamesem Biardem a Garym Pittmanem při práci pro Texas Instruments. Jejich patent (patent č. 3 293 513), nazvaný „Semiconductor Radiant Diode“, udělený 20. prosince 1966, popisuje první patentované polovodičové zařízení pro výrobu světla z elektřiny. Dioda gallium-arsenid produkovala infračervené světlo, které není pro lidské oko vidět.
„Semiconductor Radiant Diode“ JR Biard et al., Patentovaný 20. prosince 1966 (US patent č. 3 293 513) Při práci na General Electric vynalezl Nick Holonyak první LED diodu, která produkovala viditelné světlo, v tomto případě červené, modifikací gallium-arsenidu fosforem, který posunul světlo emitované krystaly z infračerveného záření na červené. Základ této práce pokrývá jeho patent (patent č. 3 249 473), udělený 3. května 1966.
Na rozdíl od klasických žárovek, které produkují široké spektrum světla a vypadají bílé, pokud nejsou potaženy barvou pro změnu barvy, LED světla vytvářejí barvu v závislosti na sloučeninách zvolených pro výrobu světla: červený řetěz LED vánočních světel lze vyrobit z sloučeniny, které vyzařují červená světla, modrá ze sloučenin, které vyzařují modré světlo atd. Bílá LED světla se liší. Existuje několik materiálů, například materiály Yttrium-Aluminium granát (Y 3 AL 5 O 12 ), které po vložení do LED diod produkují bílé světlo. Většina bílých LED světel však produkuje světlo pečlivou kombinací různých sloučenin emitujících světlo uvnitř struktury žárovky (např. Obvykle modrá emitující sloučenina, červená emitující sloučenina a zelená emitující sloučenina).
Velký pokrok ve výrobě červených LED diod přišel z práce Paula Baileyho a jeho kolegů z Monsanta, kterým byl udělen Pat. Č. 4 039 890 ze dne 2. srpna 1977. Vynalezli dvourozměrné pole LED, ve kterých by mohla být světla jednotlivě ovládána. Zatímco tato struktura produkovala červené světlo ve vzoru mřížky, „Odborníci v oboru si mohou snadno představit jiné kombinace a materiály, aby poskytli různé barevné nebo vícebarevné displeje.“
Bailey et al. "Integrated Semiconductor Light-Emitting Display Array", patentovaný 2. srpna 1977 (US patent č. 4 039 890) Tento klíčový patent poskytl základ pro LED obrazovky používané pro vše od počítačů přes televizory po telefony. LED obrazovky vytvářejí různé barvy smícháním červeného, zeleného a modrého světla v různých kombinacích; na základě barevného modelu RGB (červená-zelená-modrá) lze z těchto tří barev vyrobit jakoukoli barvu.
Moderní LED pole červených, zelených a modrých světel (Martin Kraft přes WikiCommons) Pole pixelů přítomných v moderní LED diodě poskytuje základ pro laditelné vánoční osvětlení a displeje, kde jsou jednotlivá světla ovládána. Stejným způsobem, jakým pixel na obrazovce mění barvu na část obrázku, mohou vánoční světla s červenými, zelenými a modrými LED diodami ve stejné žárovce produkovat jakoukoli barvu duhy i bílé světlo. Jednotlivá světla lze zapínat a vypínat a měnit barvu.
Jeden může nyní mít jednu sadu světel na vánoční stromeček a nechat je změnit na libovolnou barvu. Tento typ technologie také umožňuje velké venkovní displeje, kde světla mohou tančit napříč budovou a měnit barvy synchronizované s hudbou. Tato světla a počítačové regulátory, které se každým rokem stávají dostupnější pro technicky zdatné spotřebitele, mají s televizními obrazovkami více společného než dřívější řetězec červených, bílých a modrých světel, které Edward Johnson omotal kolem svého vánočního stromu.
24. prosince 2013, Pat. Č. 8 614 632 byl udělen Kenneth Wells a Victor Hatch za „Metodu a zařízení pro ovládání zdroje světla v souladu se zdrojem zvuku.“ Tento systém řídí RGB světla a převádí zvukové vlny na signály, které řídí světla, takže namísto programování světel na hudbu lze systému umožnit interpretaci hudby a vytvoření světelné show.
„Metoda a zařízení pro kontrolu zdroje světla v souladu se zdrojem zvuku“, patentovaný 24. prosince 2013 (patent USA č. 8 614 632), Wells et al. Takže odkud odtud půjdou světla vánočních stromků? Mám několik předpovědí.
Barva bílých LED světel se zlepší a čím více lidí LED světla používá, sníží se spotřeba energie a náklady na provozní světla. Způsob, jakým budou osvětleny vánoční stromky, se bude i nadále vyvíjet a světla se budou zmenšovat stejně jako původní použitá žárovka; mohou být malé a zároveň jasné a nemusí mít tvar původní žárovky.
Wainwrightovo „zařízení na simulaci plamene“, patentované 24. října 2006 (US Pat. Č. 7, 125, 142) Dokážu si představit bezpečnější verzi svíček, které osvětlovaly stromy Martina Luthera a Victoria a Alberta. Konec konců, jak vynálezce Harry Wainwright popsal ve svém patentu z roku 2006 pro „zařízení pro simulaci plamene“, LED diody mohou být uspořádány tak, aby vypadaly jako skutečné svíčky.
