LightTools的荧光粉模拟：建立准确的白光LED模型（上）

阶段1中光子被材料吸收，而若光子的能量等于EG ，则价电带上的电子可跃迁至导电带，如图中阶段2。入射光子的能量Ein可由入射光的波长计算，如式子1。

式子1：

实际上，导电带的上方或下方存在着许多的次激发态，这些额外的次激发态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这一组波长，定义出荧光粉的吸收光谱。

经过一段时间后，被激发的电子会回到它的基态，并伴随着能量的释放。若材料的能量释放会持续一段时间（数分钟或数小时），则此材料为磷光材料（phosphorescent）。若能量几乎在瞬间就被释放，则为荧光材料（fluorescent），而通常使用在照明系统中的荧光粉即为荧光材料。

在大部分情况下，电子不会直接从激发态回到基态，而是先经过数个次激发态后才回到基态，如图2中的阶段3及阶段4所示。在较小的过渡区中，能量仅以热的形式释放，而较大的过渡区则可释放出可见光范围的光子。然而，由于阶段4中释放的能量总合小于被吸收的光子能量，因此，发射的波长永远比被吸收的光子波长更长，而吸收及发射光子间的能量差即为Stoke's Shift。而实际上，晶体中另外还存在着一些非辐射形式的损失。

根据前面对于荧光粉及光子交互作用的描述，可以写出荧光粉的能量平衡方程式。为了满足荧光粉的能量守恒，能量平衡方程式必需遵守式子2。

式子2：
 

其中
又可拆解为两个部分，分别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
由吸收光谱控制。

式子3：
 

并非所有被荧光粉吸收的能量都会以光的形式再度发射，被吸收的波长中，会使光线再度发射的部分称为激发光谱，因此，激发光谱会是吸收光谱的子集。图3为LightTools中荧光粉的预设激发光谱。

图3 LightTools预设激发光谱