Los árboles de hoja perenne han ocupado un lugar especial en la celebración del solsticio de invierno. Para conmemorar el día más corto del año y el inicio oficial del invierno, la gente en la Europa precristiana colgaba ramas de hoja perenne sobre puertas y ventanas, como un talismán para alejar el mal y un símbolo de la esperanza de la primavera y la vida eterna. A medida que el cristianismo se extendió a Europa en el siglo III y IV dC, la tradición de decorar con ramas de hoja perenne se incorporó a la Navidad.
Llevar un árbol de hoja perenne vivo al interior y decorarlo se convirtió en una tradición en la Alemania del siglo XVI. Al reformador protestante Martin Luther se le atribuye históricamente la adición de velas e iluminación a los árboles de Navidad en su hogar después de ver árboles iluminados por las estrellas por la noche. Los árboles iluminados con velas se convirtieron en una tradición alemana, uno traído a los Estados Unidos por los primeros colonos alemanes, aunque no se convirtieron en una sensación en los Estados Unidos hasta que se publicó un grabado del árbol de Navidad de la familia real británica en el Castillo de Windsor en The Illustrated London News en 1848. El príncipe Alberto era alemán, y la madre de la reina Victoria también había sido alemana, por lo que los árboles decorados eran algo familiar para la familia real. Este grabado, que muestra un árbol escalonado cubierto de adornos y velas encendidas, popularizó los árboles de Navidad. Eran los creadores de tendencias del día; Como hicieron Victoria y Albert, el resto del mundo lo siguió.
Un grabado de la Reina Victoria, el Príncipe Alberto y sus hijos admirando el árbol de Navidad real en diciembre de 1848. (Museo Webster) Encender un árbol con velas era muy peligroso; El árbol necesitaba estar fresco. Por lo general, encender el árbol de Navidad involucraba cubos llenos de agua colocados cerca para apagar el árbol si éste o el área circundante se incendiaba. Dadas todas estas precauciones, las velas se encenderían una vez en Nochebuena.
En 1882, después de que Thomas Edison desarrolló una práctica bombilla de luz eléctrica, Edward Johnson, su amigo y socio en la Compañía de Iluminación de Edison, creó el primer conjunto de "luces de Navidad", una cadena de 80 luces rojas, blancas y azules, que enrollaba Su árbol de Navidad. En 1895, el árbol de Navidad de la Casa Blanca estaba iluminado por cientos de luces incandescentes multicolores.
Anuncio de 1901 General Electric Luces incandescentes iluminaron los árboles de Navidad durante todo el siglo XX. Si bien hubo mejoras, todas funcionaron de la misma manera básica que la bombilla original de Edison: la electricidad fluye porque el filamento en la bombilla, el filamento se calienta por la resistencia eléctrica, la bombilla se calienta mucho y se produce luz cuando los metales en el filamento se calientan tanto que los electrones se excitan a niveles orbitales más altos y casi inmediatamente vuelven a su nivel orbital original.
El color de la luz producida está directamente relacionado con la excitación de los electrones en el material utilizado para hacer la fuente de luz. Los electrones saltan de un nivel orbital, llamado HOMO, u orbital molecular ocupado más alto, al siguiente LUMO, u orbital molecular desocupado más bajo, y cuando el electrón se relaja, se emite radiación electromagnética, como la luz visible. La naturaleza de la radiación electromagnética está relacionada con la distancia entre los dos niveles (HOMO-LUMO).
El color de la luz producida por esta excitación también depende de la distancia entre los niveles orbitales. Las bombillas tradicionales Edison (incandescentes) producen una luz blanca porque hay muchos niveles de energía diferentes, por lo que se producen todos los colores del espectro. Es por eso que cuando pones luz blanca de una bombilla a través de un prisma, se divide en diferentes colores.
Las bombillas incandescentes no son particularmente eficientes desde el punto de vista energético: un buen porcentaje de la energía se pierde en forma de calor. Y aunque las bombillas incandescentes son mucho más seguras que usar velas para encender un árbol, y se pueden usar más de una vez, aún se calientan mucho. Muchos árboles de Navidad secos se han incendiado por el calor generado por las bombillas que encienden agujas secas, extremadamente inflamables y de hoja perenne.
Las luces de Navidad LED (diodo emisor de luz), por otro lado, brindan ventajas cuando se trata de eficiencia energética y temperatura, así como nuevos diseños y técnicas de iluminación. Los LED producen luz de la misma manera que las luces incandescentes lo hacen a nivel cuántico: los electrones se excitan y emiten luz cuando se relajan. La diferencia está en cómo ocurre esta excitación: en el caso de un LED, la electricidad que atraviesa el material excita directamente los electrones, no el calor. Con este proceso, las luces LED usan 80 a 90 por ciento menos energía que las luces navideñas incandescentes comparables.
Los LED fueron patentados por primera vez por James Biard y Gary Pittman mientras trabajaban para Texas Instruments. Su patente (Patente No. 3.293.513), titulada "Semiconductor Radiant Diode" y otorgada el 20 de diciembre de 1966, describe el primer dispositivo patentado de estado sólido para producir luz a partir de electricidad. El diodo de arseniuro de galio produjo luz infrarroja, que no es visible para el ojo humano.
JR Biard et al., "Semiconductor Radiant Diode", patentado el 20 de diciembre de 1966 (patente de los Estados Unidos N ° 3.293.513) Mientras trabajaba en General Electric, Nick Holonyak inventó el primer LED para producir luz visible, en este caso rojo, modificando el arseniuro de galio con fósforo, que cambió la luz emitida por los cristales del infrarrojo al rojo. La base de este trabajo está cubierta por su patente (Patente No. 3.249.473), otorgada el 3 de mayo de 1966.
A diferencia de las bombillas incandescentes que producen un amplio espectro de luz y aparecen blancas a menos que estén recubiertas con una pintura para cambiar el color, las luces LED producen color dependiendo de los compuestos elegidos para producir la luz: se puede hacer una cadena roja de luces LED de Navidad compuestos que emiten luces rojas, azules de compuestos que emiten luz azul, y así sucesivamente. Las luces LED blancas son diferentes. Hay algunos materiales, como los materiales de granate de itrio-aluminio (Y 3 AL 5 O 12 ), que cuando se colocan en los LED producen una luz blanca. Sin embargo, la mayoría de las luces LED blancas producen luz al combinar cuidadosamente diferentes compuestos emisores de luz dentro de la estructura de la bombilla (por ejemplo, típicamente un compuesto emisor azul, un compuesto emisor rojo y uno verde).
Un gran avance en la producción de LED rojos provino del trabajo de Paul Bailey y sus colegas que trabajan en Monsanto, a quienes se les otorgó Pat. No. 4.039.890 el 2 de agosto de 1977. Inventaron una matriz bidimensional de LED, en la que las luces podían controlarse individualmente. Si bien esta estructura produjo luz roja en un patrón de cuadrícula, "los expertos en la materia pueden imaginar fácilmente otras combinaciones y materiales para proporcionar diferentes colores o pantallas multicolores".
Baray et al. "Integrated Semiconductor Light-Emitting Display Array", patentado el 2 de agosto de 1977 (Patente de los Estados Unidos Núm. 4.039.890) Esta patente seminal proporcionó una base para las pantallas de pantalla LED utilizadas para todo, desde computadoras hasta televisores y teléfonos. Las pantallas LED producen diferentes colores al mezclar luces rojas, verdes y azules en diferentes combinaciones; basado en el modelo de color RGB (rojo-verde-azul), se puede producir cualquier color a partir de estos tres colores.
Moderna matriz LED de luces rojas, verdes y azules (Martin Kraft a través de WikiCommons) La variedad de píxeles presentes en un LED moderno proporciona una base para luces de Navidad sintonizables y pantallas donde se controlan las luces individuales. De la misma manera que un píxel en una pantalla cambia de color para mostrar parte de una imagen, las luces navideñas con LED que emiten rojo, verde y azul en la misma bombilla pueden producir cualquier color del arco iris, así como luz blanca. Las luces individuales se pueden encender y apagar, y se puede cambiar el color.
Ahora se puede tener un juego de luces en un árbol de Navidad y hacer que cambien al color deseado. Este tipo de tecnología también permite grandes pantallas al aire libre donde las luces pueden bailar en un edificio y cambiar los colores sincronizados con la música. Estas luces y controladores computarizados, que cada año son cada vez más accesibles para los consumidores expertos en tecnología, tienen más en común con las pantallas de televisión que con las primeras luces rojas, blancas y azules que Edward Johnson envolvió alrededor de su árbol de Navidad.
El 24 de diciembre de 2013, Pat. No. 8, 614, 632 fue otorgado a Kenneth Wells y Victor Hatch por un "Método y aparato para controlar una fuente de luz de acuerdo con una fuente de sonido". Este sistema controla las luces RGB y convierte las ondas de sonido en señales que controlan las luces., así que en lugar de tener que programar las luces a la música, uno puede permitir que el sistema interprete la música y produzca un espectáculo de luces.
"Método y aparato para controlar una fuente de luz de acuerdo con una fuente de sonido" de Wells et al., Patentado el 24 de diciembre de 2013 (Patente de los Estados Unidos Núm. 8.614.632) Entonces, ¿a dónde irán las luces del árbol de Navidad desde aquí? Tengo algunas predicciones
El color de las luces blancas LED mejorará, y a medida que más personas usen luces LED, el uso de energía y el costo de las luces operativas disminuirán. La forma en que se iluminarán los árboles de Navidad continuará evolucionando, y las luces serán cada vez menos parecidas a las luces incandescentes originales utilizadas; pueden ser pequeños y al mismo tiempo brillantes, y no necesitan tomar la forma de la bombilla original.
El "Dispositivo de simulación de llama" de Wainwright, patentado el 24 de octubre de 2006 (Patente de los Estados Unidos Núm. 7.125.142) Incluso puedo imaginar una versión más segura de las velas que encendieron los árboles de Martin Luther y Victoria y Albert. Después de todo, como el inventor Harry Wainwright describió en su patente de 2006 para un "Dispositivo de simulación de llama", los LED se pueden arreglar para que parezcan velas reales.
