Pokok Evergreen telah mengadakan tempat yang istimewa dalam meraikan musim sejuk solstis. Untuk menandakan hari yang paling singkat tahun ini dan permulaan musim sejuk yang rasmi, orang-orang di Eropah pra-Kristian menggantung dandang hijau di atas pintu dan tingkap, sebagai jimat untuk menjauhkan kejahatan dan simbol harapan musim semi dan kehidupan abadi. Kerana agama Kristian merebak ke Eropah pada abad ke-3 dan ke-4 AD, tradisi dekorasi dengan dandang hijau telah dimasukkan ke dalam Krismas.
Membawa pokok dalam hidup malar hijau dan menghias ia menjadi tradisi di Jerman abad ke-16. Pembaharuan Protestan Martin Luther secara historis dikreditkan dengan menambahkan lilin dan pencahayaan kepada pokok-pokok Krismas di rumahnya setelah melihat pokok yang diterangi oleh bintang pada waktu malam. Pokok-pokok yang diterangi lilin menjadi tradisi Jerman, yang dibawa ke Amerika Syarikat oleh peneroka awal Jerman, walaupun mereka tidak menjadi sensasi di Amerika Syarikat sehingga ukiran pohon Krismas keluarga diraja British di Windsor Castle diterbitkan dalam The Illustrated London News pada tahun 1848. Putera Albert adalah Jerman, dan ibu Queen Victoria juga Jerman, jadi pokok hiasan adalah sesuatu yang biasa dengan keluarga diraja. Ukiran ini, menunjukkan pokok bertingkat yang diliputi dalam perhiasan dan menyalakan lilin, dipopularkan pokok Krismas. Mereka adalah penentu trend hari itu; seperti yang dilakukan Victoria dan Albert, seluruh dunia mengikuti.
Satu ukiran Queen Victoria, Putera Albert dan anak-anak mereka mengagumi pokok Krismas diraja pada Disember 1848. (Muzium Webster) Lampu pokok dengan lilin sangat berbahaya; pokok itu perlu segar. Biasanya, lampu pokok Krismas melibatkan baldi yang dipenuhi dengan air yang diletakkan berdekatan untuk mengeringkan pokok jika ia atau kawasan sekitarnya terbakar. Memandangkan semua langkah berjaga-jaga ini, lilin akan diterangi sekali pada Malam Krismas.
Pada tahun 1882, selepas Thomas Edison mengembangkan mentol lampu elektrik yang praktikal, Edward Johnson, rakannya dan rakannya dalam Syarikat Pencahayaan Edison, mencipta set pertama "lampu Krismas, " serangkaian 80 lampu merah, putih dan biru, yang dia luka pokok Krismasnya. Pada tahun 1895, pokok Krismas Rumah Putih disalakan oleh beratus-ratus lampu pijar berbilang warna.
Iklan umum 1901 elektrik Lampu pijar menerangi pokok-pokok Krismas sepanjang abad ke-20. Walaupun terdapat penambahbaikan, mereka semua berfungsi dengan cara yang sama seperti bola lampu asal Edison: arus elektrik berfikir filamen di dalam mentol, filamen dipanaskan oleh ketahanan elektrik, mentol menjadi sangat panas, dan cahaya dihasilkan ketika logam dalam filamen menjadi begitu panas bahawa elektron teruja dengan tahap orbital yang lebih tinggi dan hampir dengan serta-merta jatuh kembali ke orbit asal mereka.
Warna cahaya yang dihasilkan secara langsung berkaitan dengan pengujaan elektron dalam bahan yang digunakan untuk membuat sumber cahaya. Elektron melompat dari satu tingkat orbit, yang dipanggil HOMO, atau orbital molekul yang diduduki tertinggi, ke LUMO seterusnya, atau orbital molekul yang tidak dihuni paling rendah, dan apabila elektron melonggarkan kembali, radiasi elektromagnetik, seperti cahaya yang kelihatan, diberikan. Sifat sinaran elektromagnetik adalah berkaitan dengan jarak antara dua peringkat (HOMO-LUMO).
Warna cahaya yang dihasilkan oleh pengujaan ini juga bergantung pada jarak antara tahap orbital. Mentol Edison (pijar) tradisional menghasilkan cahaya putih kerana terdapat banyak tenaga yang berbeza, jadi semua warna spektrum dihasilkan. Itulah sebabnya apabila anda meletakkan cahaya putih dari mentol cahaya melalui prisma ia pecah ke dalam warna yang berbeza.
Mentol pijar tidak terutamanya tenaga yang cekap-peratusan tenaga yang baik hilang sebagai haba. Dan sementara mentol pijar jauh lebih selamat daripada menggunakan lilin untuk menyalakan pokok, dan mereka boleh digunakan lebih daripada sekali, mereka masih menjadi sangat panas. Banyak pokok Krismas kering telah terbakar dari haba yang dihasilkan oleh mentol yang menyalakan jarum kering, sangat mudah terbakar, malar hijau.
Lampu LED (Light Emitting Diode) Lampu Krismas, sebaliknya, memberi kelebihan, apabila ia datang kepada kecekapan dan suhu tenaga, serta reka bentuk dan teknik pencahayaan yang baru. LED menghasilkan cahaya dengan cara yang sama bahawa lampu pijar dilakukan pada tahap kuantum: elektron teruja dan memberi cahaya apabila mereka berehat. Perbezaannya ialah bagaimana pengujaan ini berlaku: dalam kes LED, elektrik yang mengalir melalui bahan secara langsung merangsang elektron, bukan haba. Dengan proses ini, lampu LED menggunakan tenaga 80 hingga 90 peratus kurang daripada lampu Krismas pijar setanding.
LED pertama kali dipatenkan oleh James Biard dan Gary Pittman semasa bekerja untuk Texas Instruments. Paten mereka (Pat. 3, 293, 513), bertajuk "Diod Radiant Semikonduktor" dan diberikan pada 20 Disember 1966, menggambarkan peranti keadaan pepejal yang pertama dipatenkan untuk menghasilkan cahaya dari elektrik. Diod galium arsenide menghasilkan cahaya inframerah, yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia.
JR Biard et al "Semikonduktor Radiant Diode, " dipatenkan pada 20 Disember 1966 (US Pat. No. 3, 293, 513) Semasa bekerja di General Electric, Nick Holonyak mencipta LED yang pertama untuk menghasilkan cahaya yang kelihatan, dalam keadaan ini merah, dengan mengubah galium-arsenide dengan fosforus, yang mengalihkan cahaya yang dipancarkan oleh kristal dari inframerah menjadi merah. Asas karya ini dilindungi oleh patennya (Pat. No. 3, 249, 473), yang diberikan pada 3 Mei 1966.
Tidak seperti mentol pijar yang menghasilkan spektrum cahaya yang lebar dan kelihatan putih melainkan ia disalut dengan cat untuk mengubah warna, lampu LED menghasilkan warna bergantung pada sebatian yang dipilih untuk menghasilkan cahaya: rentetan lampu LED Krismas merah boleh dibuat dari sebatian yang memancarkan lampu merah, biru dari sebatian yang memancarkan cahaya biru, dan sebagainya. Lampu LED putih berbeza. Terdapat beberapa bahan, seperti bahan-bahan Yttrium-Aluminium garnet (Y 3 AL 5 O 12 ), yang apabila dimasukkan ke dalam LED menghasilkan cahaya putih. Walau bagaimanapun, kebanyakan lampu LED putih menghasilkan cahaya dengan menggabungkan dengan senyap dengan campuran sebatian cahaya yang berbeza dalam struktur mentol (contohnya sebatian biru yang memancarkan, sebatian merah yang mengeluarkan dan pemancaran hijau).
Kemajuan besar dalam pengeluaran LED merah datang dari kerja Paul Bailey dan rekan-rekannya yang bekerja di Monsanto, yang diberikan Pat. No. 4, 039, 890 pada 2 Ogos 1977. Mereka mencipta pelbagai dimensi LED, di mana lampu boleh dikawal secara individu. Walaupun struktur ini menghasilkan cahaya merah dalam corak grid, "Kombinasi dan bahan lain boleh dibayangkan dengan mudah oleh mereka yang mahir dalam seni itu untuk menyediakan warna yang berbeza atau memaparkan warna-warni."
Bailey et al's "Array Display Light-Emitting Integrated Semiconductor, " dipatenkan 2 Ogos 1977 (US Pat No 4, 039, 890) Paten seminal ini menyediakan asas untuk paparan skrin LED digunakan untuk segala-galanya dari komputer ke televisyen ke telefon. Skrin LED menghasilkan warna yang berbeza dengan mencampurkan lampu merah, hijau dan biru dalam kombinasi yang berbeza; berdasarkan model warna RGB (merah-hijau-biru), sebarang warna boleh dihasilkan daripada tiga warna ini.
Mod LED pelbagai cahaya merah, hijau dan biru (Martin Kraft melalui WikiCommons) Pelbagai piksel hadir dalam LED moden menyediakan asas untuk lampu Krismas yang boleh disesuaikan dan memaparkan di mana lampu individu dikawal. Dengan cara yang sama bahawa piksel pada skrin berubah warna untuk memaparkan sebahagian gambar, lampu Krismas dengan LED merah, hijau dan biru memancarkan dalam mentol yang sama boleh menghasilkan sebarang warna pelangi, serta cahaya putih. Lampu individu boleh dihidupkan dan dimatikan, dan warna berubah.
Sekarang kita boleh mempunyai satu set lampu pada pokok Krismas dan mengubahnya ke warna yang dikehendaki. Jenis teknologi ini juga membolehkan paparan luaran besar di mana lampu boleh menari di seberang bangunan dan menukar warna yang disegerakkan kepada muzik. Lampu ini dan pengawal berkomputer, yang menjadi lebih mudah diakses oleh pengguna pintar teknologi setiap tahun, mempunyai lebih banyak kesamaan dengan skrin televisyen daripada rentetan lampu merah, putih dan biru awal yang Edward Johnson melilit pokok Krismasnya.
Pada 24 Disember 2013, Pat. No. 8, 614, 632 telah diberikan kepada Kenneth Wells dan Victor Hatch untuk "Kaedah dan Radas untuk Mengawal Sumber Cahaya menurut Accordance dalam Sumber Bunyi." Sistem ini mengawal lampu RGB dan menukarkan gelombang bunyi menjadi isyarat yang mengawal lampu, jadi bukannya harus memprogramkan lampu ke muzik, seseorang boleh membenarkan sistem itu menafsirkan muzik dan menghasilkan pertunjukan cahaya.
Kaedah dan Radas Wells et al untuk Mengawal Sumber Cahaya sesuai dengan Sumber Suara, "dipatenkan pada 24 Disember 2013 (Paten AS No. 8, 614, 632) Jadi di mana lampu pokok Krismas akan pergi dari sini? Saya mempunyai beberapa ramalan.
Warna lampu putih LED akan bertambah baik, dan semakin banyak orang menggunakan lampu LED, penggunaan tenaga dan kos lampu operasi akan turun. Cara pokok pepejal akan diterangi akan terus berubah, dan lampu akan menjadi kurang dan kurang seperti lampu pijar asal yang digunakan; mereka boleh menjadi kecil dan pada masa yang sama cerah, dan tidak perlu mengambil bentuk mentol cahaya asal.
Wainwright "Flame Simulating Device, " dipatenkan pada 24 Oktober 2006 (Paten Amerika Syarikat No. 7, 125, 142) Saya juga dapat membayangkan versi lilin yang lebih selamat yang menyalakan pokok-pokok Martin Luther dan Victoria dan Albert. Lagipun, sebagai pencipta Harry Wainwright diterangkan dalam paten 2006 beliau untuk "Alat Simulasi Flame, " LED boleh disusun untuk benar-benar kelihatan seperti lilin sebenar.
