LightTools的熒光粉模擬：建立準確的白光LED模型（上）

熒光粉光致發(fā)光的過程，是先由材料吸收特定光譜的光，再發(fā)射出具有另一光譜的光，而發(fā)射光的光譜會分布在波長較長的范圍。

因為熒光粉式（phosphor-based）白光LED效能的提升，使得熒光粉愈來愈普遍的被使用在照明設(shè)計領(lǐng)域，而為了確保此類照明設(shè)計的模擬準確性，精確地仿真熒光粉光學特性是十分重要的。此文章闡述LightTools輸入?yún)��?shù)與理論模型間的關(guān)系，藉以描述LightTools進行熒光粉模擬的方法，并說明如何取得必要的輸入?yún)��?shù)。

熒光粉基礎(chǔ)101

能量守恒定律指出，當光被材料吸收后，必定會有能量的轉(zhuǎn)移，多數(shù)的材料會將此能量轉(zhuǎn)換成熱的形式。然而，光致發(fā)光材料除了將部分能量轉(zhuǎn)換成熱外，更會將其余的部分轉(zhuǎn)換成波長較長的光。利用電子能帶圖可表示此概念，如圖1所示。

圖1.電子能帶圖

電子以不連續(xù)的軌道圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)，而類似的能量結(jié)構(gòu)同樣存在于許多材料中，只是不同于原子中的不連續(xù)能階，分子結(jié)構(gòu)中所存在的是電子能帶。價電帶（Valence band）是較低的穩(wěn)定能態(tài)，如圖1下方的基線，而導電帶（Conduction band）則是一個較高的能態(tài)，如圖中較高的水平線，此能態(tài)的電子可在材料中自由移動，圖中垂直軸代表能階，愈上方的能階代表愈高的能量。

圖中介于價電帶及導電帶中間的能階差，稱為能隙 EG，能隙的大小由材料的原子結(jié)構(gòu)所決定。通常，熒光粉設(shè)計者會在熒光粉晶體中加入雜質(zhì)（稱為摻雜），用以調(diào)整材料的能隙，使之能吸收及發(fā)射出特定波長的光。圖2中以簡單的幾個階段，描述光致發(fā)光的過程。  

圖2.光致發(fā)光過程