LightTools的荧光粉模拟：建立准确的白光LED模型（上）

荧光粉光致发光的过程，是先由材料吸收特定光谱的光，再发射出具有另一光谱的光，而发射光的光谱会分布在波长较长的范围。

因为荧光粉式（phosphor-based）白光LED效能的提升，使得荧光粉愈来愈普遍的被使用在照明设计领域，而为了确保此类照明设计的模拟准确性，精确地仿真荧光粉光学特性是十分重要的。此文章阐述LightTools输入参数与理论模型间的关系，藉以描述LightTools进行荧光粉模拟的方法，并说明如何取得必要的输入参数。

荧光粉基础101

能量守恒定律指出，当光被材料吸收后，必定会有能量的转移，多数的材料会将此能量转换成热的形式。然而，光致发光材料除了将部分能量转换成热外，更会将其余的部分转换成波长较长的光。利用电子能带图可表示此概念，如图1所示。

图1.电子能带图

电子以不连续的轨道围绕着原子核旋转，而类似的能量结构同样存在于许多材料中，只是不同于原子中的不连续能阶，分子结构中所存在的是电子能带。价电带（Valence band）是较低的稳定能态，如图1下方的基线，而导电带（Conduction band）则是一个较高的能态，如图中较高的水平线，此能态的电子可在材料中自由移动，图中垂直轴代表能阶，愈上方的能阶代表愈高的能量。

图中介于价电带及导电带中间的能阶差，称为能隙 EG，能隙的大小由材料的原子结构所决定。通常，荧光粉设计者会在荧光粉晶体中加入杂质（称为掺杂），用以调整材料的能隙，使之能吸收及发射出特定波长的光。图2中以简单的几个阶段，描述光致发光的过程。  

图2.光致发光过程