Evergreenipuilla on ollut erityinen paikka talvipäivänseisauksen juhlissa. Vuoden lyhyimmän päivän ja talven virallisen alkamisen merkitsemiseksi kristittyä edeltäneessä Euroopassa ihmiset ripustivat ikivihreät urut ovien ja ikkunoiden päälle talismanina, joka pitää pahan paikoillaan, ja kevään ja ikuisen elämän toivon symboli. Kun kristinusko levisi Eurooppaan 3. ja 4. vuosisadalla jKr., Perinne koristaa ikivihreällä piikillä sisällytettiin jouluun.
Elävän ikivihreä puun tuominen sisätiloihin ja sen koristaminen tuli perinteeksi 1600-luvun Saksassa. Protestantin uudistaja Martin Lutherille on historiallisesti tunnustettu lisäys kynttilöihin ja valaistukseen kodin joulukuusiin nähtyään puita, joita tähdet ovat valaistaneet yöllä. Kynttilävalaistuista puista tuli saksalainen perinne, jonka varhaiset saksalaiset asukkaat toivat Yhdysvaltoihin, vaikka niistä ei tullut sensaatiota Yhdysvalloissa ennen kuin Britannian kuninkaallisen perheen joulukuusen kaiverrus Windsorin linnassa julkaistiin The Illustrated London News -lehdessä. vuonna 1848. Prinssi Albert oli saksalainen ja kuningatar Victoria äiti oli myös saksa, joten koristelut puut olivat jotain kuninkaalliselle perheelle tuttua. Tämä kaiverrus, jossa näkyy koristeellisella ja kynttilällä valaistu porrastettu puu, popularisoi joulukuusia. He olivat päivän trendi-asettajat; kuten Victoria ja Albert tekivät, muu maailma seurasi.
Kaiverrus kuningatar Victoriasta, prinssistä Albertista ja heidän lapsistaan ihaillen kuninkaallista joulukuusi joulukuussa 1848. (Webster Museum) Puun sytyttäminen kynttilöillä oli erittäin vaarallista; puun piti olla tuoretta. Joulukuusen valaistus merkitsi tyypillisesti kauhoja, jotka oli täytetty vedellä ja asetettu lähelle puun puhdistamista, jos puu tai sen ympäröivä alue syttyi. Kaikkien näiden varotoimenpiteiden vuoksi kynttilät sytytetään kerran jouluaattona.
Vuonna 1882 sen jälkeen, kun Thomas Edison kehitti käytännöllisen sähkölampun, Edward Johnson, hänen ystävänsä ja kumppaninsa Edisonin valaistusyhtiössä, loi ensimmäisen sarjan ”jouluvaloja”, jousessa 80 punaista, valkoista ja sinistä valoa, jotka hän kääri ympärilleen hänen joulukuusi. Vuonna 1895 Valkoisen talon joulukuusi valaisti satoja monivärisiä hehkulamppuja.
1901 General Electric -mainos Hehkulamput valaisivat joulukuusia koko 1900-luvun ajan. Vaikka parannuksia oli, ne kaikki toimivat samalla tavalla kuin Edisonin alkuperäinen hehkulamppu: sähkön virtaukset ajattelivat hehkulankaa lampussa, hehkulanka lämpenee sähkövastuksella, lamppu kuumenee hyvin ja valoa syntyy, kun hehkulankassa olevat metallit muuttuvat niin kuumiksi, että elektronit innostuvat korkeammalle kiertoradan tasolle ja melkein heti palautuvat takaisin alkuperäiselle kiertoradallaan.
Tuotetun valon väri liittyy suoraan elektronien viritykseen materiaalissa, jota käytetään valonlähteen valmistukseen. Elektronit hyppäävät yhdeltä kiertoradalta, nimeltään HOMO, tai korkeimmalla miehitetyllä molekyylin kiertoradalla, seuraavaan LUMO: iin tai alimpaan vapaana olevaan molekyylin kiertorataan, ja kun elektroni rentoutuu takaisin, sähkömagneettinen säteily, kuten näkyvä valo, vapautuu. Sähkömagneettisen säteilyn luonne liittyy kahden tason väliseen etäisyyteen (HOMO-LUMO).
Tämän virityksen tuottaman valon väri riippuu myös kiertoratojen tason välisestä etäisyydestä. Perinteiset Edison (hehkulamput) sipulit tuottavat valkoisen valon, koska energiatasoja on paljon erilaisia, joten kaikki spektrin värit tuotetaan. Siksi, kun laitat valkoista valoa lampusta prisman läpi, se hajoaa eri väreiksi.
Hehkulamput eivät ole erityisen energiatehokkaita - suuri osa energiasta menetetään lämmön vuoksi. Ja vaikka hehkulamput ovat paljon turvallisempia kuin kynttilöiden käyttäminen puun sytyttämiseen, ja niitä voidaan käyttää useammin kuin kerran, ne kuumenevat edelleen hyvin. Monet kuivia joulukuusia ovat syttyneet tulesta kuumuutta, erittäin syttyviä, ikivihreitä neuloja sytyttävien sipulien synnyttämästä lämmöstä.
LED (Light Emitting Diode) -jouluvalaisimet puolestaan tarjoavat etuja energiatehokkuuden ja lämpötilan suhteen, samoin kuin uudet valaistusmuodot ja tekniikat. LEDit tuottavat valoa samalla tavalla kuin hehkulamput tekevät kvanttitasolla: elektronit ovat innoissaan ja lähettävät valoa rentoutuessaan. Ero on siinä, kuinka tämä heräte tapahtuu: LED: n tapauksessa materiaalin läpi kulkeva sähkö virittää elektronit suoraan, ei lämpöä. Tämän prosessin avulla LED-valot käyttävät 80–90 prosenttia vähemmän energiaa kuin vastaavat hehkulamppuiset jouluvalot.
James Biard ja Gary Pittman patentoivat LEDit ensin Texas Instrumentsille työskennellessään. Heidän patenttinsa (patentti nro 3 293 513), nimeltään ”Semiconductor Radiant Diode” ja myönnetty 20. joulukuuta 1966, kuvasi ensimmäisen patentoidun puolijohdelaitteen, joka tuottaa valoa sähköstä. Gallium-arsenididiodi tuotti infrapunavaloa, jota ihmisen silmä ei näe.
JR Biard et al: n "Semiconductor Radiant Diode", patentoitu 20. joulukuuta 1966 (US-patentti nro 3 293 513). Työskennellessään General Electricissä Nick Holonyak keksi ensimmäisen LEDin tuottamaan näkyvää valoa, tässä tapauksessa punaista, muuttamalla gallium-arsenidia fosforilla, joka muutti kiteiden lähettämän valon infrapuna-punaiseksi. Tämän työn perusta kattaa hänen patenttinsa (patentti nro 3 249 473), myönnetty 3. toukokuuta 1966.
Toisin kuin hehkulamput, jotka tuottavat laajan valon spektrin ja näyttävät valkoisilta, elleivät ne ole päällystetty maalilla värin vaihtamiseksi, LED-valot tuottavat väriä riippuen valon tuottamiseksi valituista yhdisteistä: punainen jousivalojen jousivalo voidaan tehdä yhdisteet, jotka säteilevät punaista valoa, siniset yhdisteistä, jotka säteilevät sinistä valoa, ja niin edelleen. Valkoiset LED-valot ovat erilaisia. On olemassa muutamia materiaaleja, kuten yttrium-alumiinigranaatti (Y 3 AL 5 O 12 ) -materiaaleja, jotka LEDiin kytkettäessä tuottavat valkoisen valon. Useimmat valkoiset LED-valot tuottavat valoa kuitenkin yhdistämällä varovasti erilaisia valoa säteileviä yhdisteitä lamppurakenteessa (esim. Tyypillisesti sinistä säteilevää yhdistettä, punaista säteilevää yhdistettä ja vihreää säteilevää yhdistettä).
Suuri edistysaskel punaisten merkkivalojen tuotannossa tapahtui Paul Baileyn ja hänen Monsantossa työskentelevien kollegoidensa työstä, joille myönnettiin Pat. Nro 4 039 890, 2. elokuuta 1977. He keksivat kaksiulotteisen LED-ryhmän, jossa valoja voitiin hallita erikseen. Vaikka tämä rakenne tuotti punaista valoa ristikkokuviossa, "Alan ammattilaiset voivat helposti kuvitella muita yhdistelmiä ja materiaaleja erilaisten väri- tai moniväristen näyttöjen aikaansaamiseksi."
Bailey et al: n "integroitu puolijohdevaloa emittoiva näyttöryhmä", patentoitu 2. elokuuta 1977 (US-patentti nro 4 039 890). Tämä perusajatus tarjosi perustan LED-näytöille, joita käytetään kaikkeen tietokoneisiin televisioihin puhelimiin. LED-näytöt tuottavat erilaisia värejä sekoittamalla punaista, vihreää ja sinistä valoa erilaisissa yhdistelmissä; perustuen RGB (puna-vihreä-sininen) -mallimalliin, näistä kolmesta väristä voidaan tuottaa mikä tahansa väri.
Moderni LED-sarja punaisia, vihreitä ja sinisiä valoja (Martin Kraft WikiCommonsin kautta) Nykyaikaisessa LEDissä oleva pikselivalikoima tarjoaa perustan viritettäville jouluvaloille ja näytöille, joissa yksittäisiä valoja ohjataan. Samalla tavalla kuin näytön pikseli muuttaa väriä kuvan osan näyttämiseksi, samassa lampussa olevat punaisella, vihreällä ja sinisellä säteilevällä jouluvalolla voidaan tuottaa mitä tahansa sateenkaaren väriä sekä valkoista valoa. Yksittäiset valot voidaan kytkeä päälle ja pois ja väri vaihtua.
Joulukuusessa voi nyt olla yksi valaisinsarja ja saada ne vaihtamaan haluttuun väriin. Tämäntyyppinen tekniikka mahdollistaa myös suuret ulkonäytöt, joissa valot voivat sekä tanssia rakennuksen poikki että muuttaa värejä synkronoituna musiikkiin. Nämä valot ja tietokonepohjaiset ohjaimet, jotka ovat entistä helpommin saatavissa tekniikan taitajille, ovat enemmän yhteisiä televisiokuvien kanssa kuin punaisten, valkoisten ja sinisten valojen varhainen merkkijono, jonka Edward Johnson kietoi joulukuusensa ympärille.
24. joulukuuta 2013, Pat. Nro 8, 614, 632 myönnettiin Kenneth Wellsille ja Victor Hatchille menetelmästä ja laitteesta valonlähteen ohjaamiseksi äänilähteen mukaisesti. Tämä järjestelmä ohjaa RGB-valoja ja muuntaa ääniaallot signaaleiksi, jotka ohjaavat valoja., joten sen sijaan, että joudut ohjelmoimaan valot musiikkiin, järjestelmä voi tulkita musiikkia ja tuottaa valoshow'n.
Wells et al: n "Menetelmä ja laite valonlähteen ohjaamiseksi äänilähteen mukaisesti", patentoitu 24. joulukuuta 2013 (US-patentti nro 8 614 632). Joten mihin joulukuusen valot menevät täältä? Minulla on muutama ennuste.
Valkoisten LED-valojen väri paranee, ja kun useammat ihmiset käyttävät LED-valoja, energiankulutus ja toimintavalojen kustannukset laskevat. Tapa, jolla joulukuusi valaistaan, jatkaa kehitystä, ja valot jäävät vähemmän ja vähemmän kuin alkuperäiset käytetyn hehkulampun valot; ne voivat olla pieniä ja samalla kirkkaita, eikä niiden tarvitse olla alkuperäisen hehkulampun muotoisia.
Wainwrightin "liekin simulointilaite", patentoitu 24. lokakuuta 2006 (US-patentti nro 7 125 142) Voin jopa kuvitella turvallisemman version kynttilöistä, jotka sytyttävät Martin Lutherin, Victoria ja Albertin puita. Loppujen lopuksi, kuten keksijä Harry Wainwright kuvasi vuoden 2006 patentissaan liekin simulointilaitteelle, ledit voidaan järjestää näyttämään todellisilta kynttilöiltä.
