LightTools的熒光粉模擬：建立準確的白光LED模型（上）

階段1中光子被材料吸收，而若光子的能量等于EG ，則價電帶上的電子可躍遷至導(dǎo)電帶，如圖中階段2。入射光子的能量Ein可由入射光的波長計算，如式子1。

式子1：

實際上，導(dǎo)電帶的上方或下方存在著許多的次激發(fā)態(tài)，這些額外的次激發(fā)態(tài)使材料能接受能量不完全相等于能隙的光子，并且可由被材料吸收的這一組波長，定義出熒光粉的吸收光譜。

經(jīng)過一段時間后，被激發(fā)的電子會回到它的基態(tài)，并伴隨著能量的釋放。若材料的能量釋放會持續(xù)一段時間（數(shù)分鐘或數(shù)小時），則此材料為磷光材料（phosphorescent）。若能量幾乎在瞬間就被釋放，則為熒光材料（fluorescent），而通常使用在照明系統(tǒng)中的熒光粉即為熒光材料。

在大部分情況下，電子不會直接從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，而是先經(jīng)過數(shù)個次激發(fā)態(tài)后才回到基態(tài)，如圖2中的階段3及階段4所示。在較小的過渡區(qū)中，能量僅以熱的形式釋放，而較大的過渡區(qū)則可釋放出可見光范圍的光子。然而，由于階段4中釋放的能量總合小于被吸收的光子能量，因此，發(fā)射的波長永遠比被吸收的光子波長更長，而吸收及發(fā)射光子間的能量差即為Stoke's Shift。而實際上，晶體中另外還存在著一些非輻射形式的損失。

根據(jù)前面對于熒光粉及光子交互作用的描述，可以寫出熒光粉的能量平衡方程式。為了滿足熒光粉的能量守恒，能量平衡方程式必需遵守式子2。

式子2：
 

其中
又可拆解為兩個部分，分別是材料吸收的能量以及直接被散射的未吸收能量，而吸收能量
由吸收光譜控制。

式子3：
 

并非所有被熒光粉吸收的能量都會以光的形式再度發(fā)射，被吸收的波長中，會使光線再度發(fā)射的部分稱為激發(fā)光譜，因此，激發(fā)光譜會是吸收光譜的子集。圖3為LightTools中熒光粉的預(yù)設(shè)激發(fā)光譜。

圖3 LightTools預(yù)設(shè)激發(fā)光譜