熒光粉光效提升的瓶頸

    物質發光現象大致分為兩類：一類是物質受熱，產生熱輻射而發光，另一類是物體受激發吸收能量而躍遷至激發態（非穩定態）在返回到基態的過程中，以光的形式放出能量。

    熒光粉的發光原理

    與熱輻射相比，熒光是一種產生具有很少熱量的光的過程。適當的材料吸收高能輻射，接著就發出光，所發光子的能量比激發輻射的能量低。當發光材料是固體時，該材料通常稱為熒光粉。激發熒光粉的高能輻射可以是電子或具有高速度的離子，也可以是從γ射線到可見光范圍的光子。

    目前 ,實際用于LED用途的熒光粉 ,大部分是粉末狀的以藍光 (主峰波長 450nm) 為激發源的光致發光熒光粉 ,它們是利用原子或離子的孤立的電子能級 ,而是通過它們結合形成的分子軌道上能級間的電子躍遷發光的。

圖1-1 原子的結構和光的轉換

    由量子理論可知 ,孤立的單個原子或離子中具有多個能級 ,如圖1-1(a) 所示 ,當原子或離子中的束縛電子由高能級向低能級躍遷時 ,會形成自身固有的發光。下面以最簡單的氫原子為例進行說明。氫原子中含有 1 個電子 ,并且從原子核向外依次為稱作 1s、2s、3s ……的電子軌道 ,各電子軌道對應不同的能級 ,氫原子的這 1 個電子通常位于最內側的 1s 軌道上 ,該電子的狀態稱為基態。若該電子受到電子碰撞或光等外來能量的刺激(激發) ,它就會吸收激發能量而向其外側的軌道如 2s 軌道遷移。2s 軌道的能量高于 1s 軌道的能量 ,如圖1-1(b) 所示 ,電子的這種狀態稱為激發態。原子發光就是電子由激發態返回到基態時產生的(見圖1-1(c) ) 。

    熒光粉的激發光譜

    目前LED用熒光粉的激發波長范圍一般為200nm-600nm之間，而*佳激發波長一般為445nm-460nm之間，如下圖：

    由上圖可以看出，可見光波長范圍對熒光粉都具有一定的激發作用。

    熒光粉光效提升瓶頸

    影響熒光粉光效的因素有很多方面，這里就熒光粉激發過程對熒光粉激發光效的影響做一個簡單分析。

    3.1.從熒光粉激發光譜上我們可以看出，熒光粉被激發釋放光子所需的光波長范圍很廣，且可見光部分所對應波長的激發效率差異并不大。

    3.2.激發光譜的半波寬過寬，幾乎可見光范圍波長的光都對熒光粉能夠起到激發的作用。

    3.3.由于激發光譜半波寬過寬，在熒光粉被激發的過程中已經激發出來的可見光會重復激發熒光粉，反復循環這個過程直至光線穿過熒光粉。

    總結

    影響熒光粉在激發過程中的光效主要是因為熒光粉激發光譜半波長過寬，即幾乎可見光波長均可以對熒光粉起到激發的作用，致使熒光粉在激發過程中被激發出來的可見光會再次激發熒光粉且反復循環，在這種反復循環的過程中使激發能量和被激發出來的能量不斷的損耗，從而降低了熒光粉的激發效率。如果熒光粉在制作時能夠將其激發光譜的半波寬盡可能的降到最低，那么熒光粉的激發效率定會有很大幅度的提升。