目前，市场上使用的室外LED全彩大屏幕，仍有少部分是使用单块 LED 电路模块进行的现场拼装，极易在运输、安装过程中造成各部件的损坏。因此，采用模块化的显示单元作为LED大屏幕组装部件，不仅十分有利于 LED 企业的生产规模化、产品规范化，也大大提高了安装、维护的方便性。LED 显示单元主要由 3部分组成：单元框架、LED 电路模块（如图 3.1 所示）及其他配套装置等。

单元框架

目前，多数 LED 显示单元的面积均达数千平方厘米，制造单块如此大的电路模块显然十分不便，因此不可避免地要由数块 LED 电路模块拼接而成。单元框架作为整个显示单元的主要支架，主要负责固定和连接各 LED 电路模块，确保整个显示单元作为一个整体，便于运输及组装。单元框架通常由铝制型材制成，呈“口”字形，中间设计有支架，各 LED 电路模块紧密排列固定其上；框架后部敞开，便于散热。

LED显示电路模块

LED显示电路模块由 LED 和配套电路（包括电路板及电子元件等）共同组成，作为整个大屏幕的发光器件，是重要的显示部件之一。通常，一个 LED 电路模块根据其面积的大小，设计有数十至上百个像素点（如 8×8、10×10 等），每个像素点则由 3-6 个数量不等，包括了红、绿、蓝三色的 LED 构成，其中每种颜色的LED 比例是一个非常重要的设计方面，称之为 LED 配比，其直接关系到大屏幕的显示效果及使用寿命。

① LED 配比

根据LED全彩大屏幕的显示特性，由加色法原理可知，将 R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）三基色按不同比例混合，可以合成从白到黑各种颜色的光。因此，LED全彩大屏幕大多是采用 RGB 三色 LED 发光管作为基本的显示元件。根据色度学理论，白色是衡量 LED 大屏幕颜色显示是否正常的一个基本指标，称之为白平衡。即当光线中红、绿、蓝三色的亮度分别为 21%、69%和 10%时，混色后人眼感觉到的是纯白色。基于这一理论，在设计 LED 配比时，应尽量选择三基色发光强度大致为 3:6:1（R:G:B）比例的 LED 发光管组成一个像素点。

以往，由于绿色 LED 的价格较高，且人眼对绿色的颜色宽容度较大，故 LED配比都采用 2:1:1，即 2 红 1 绿 1 蓝的模式。对于略显缺乏的绿色成份，一般均采用增加绿色 LED 驱动电流（即增加其亮度）的办法，从而达到既减少了 LED 数量的使用（降低成本），又能基本满足白平衡和色还原度的要求。

随着人们欣赏水平的不断提高，以及 LED 生产水平和制造技术的迅速发展，绿色 LED 的价格已经可以接受；此外，绿色 LED 长期工作在大电流的驱动环境下，对其寿命的影响非常大，当绿色 LED 先行失效后，整个 LED 大屏幕的色彩平衡将遭受毁灭性破坏，直接导致 LED 全彩大屏幕完全不能使用。

另一方面，LED 的色衰问题也不得不引起重视。相同情况下，红色 LED 的衰减速度慢，其次是绿色 LED，而蓝色 LED 快。若采用 2 红1 绿 1 蓝的配比模式，当 LED 大屏幕使用一段时间之后，蓝色和绿色 LED 会先后因为衰减而破坏大屏幕出厂时的颜色配比平衡，从而严重影响大屏幕的显示效果，甚至无法使用。

由此可知，打破长久以来惯用的 2:1:1 配比非常必要，充分从色彩还原度等有利于显示效果，并保证LED显示屏正常使用年限及有效延长其寿命等方面考虑，一种 2:2:1 的配比方案。

该配比设计（2:2:1）改进之处主要在于其更加符合白平衡所要求的 3:6:1 比例。根据色度学理论，红、绿、蓝三色中绿色非常重要，其不仅占据了白色 69%的亮度，且位于色彩横向排列表的中心。因此，在权衡色纯度和价格两者之间的关系时，绿色应该是着重考虑的对象。另外，人眼对各种颜色的分辨率并不一致，其中对蓝色的分辨率大概只有对红、绿色分辨率的 1/4，并且蓝色 LED 使用过多会使大屏幕容易偏紫，实际应用也表明，蓝色实像素点有一定缺失对图像效果影响也比较小。

除此之外，由于人眼对绿色的变化不敏感（相对于红色和蓝色而言，绿色的颜色宽容度），基于成本的控制考虑，并且参照以往的 2:1:1 配比，采用与红色等量的绿色 LED，足以在效果与价格方面找到一个平衡点。根据白平衡的标准比例 3:6:1，本文以一简便的方法来计算每种颜色 LED 需要的发光强度。如：一个像素点密度为 2500 点/m2，亮度为 8000nt 的室外 LED 全彩大屏幕，每个像素点中各个 LED 的发光强度如下：每个像素点的发光强度为：8000nt÷2500 点/m2＝3.2cd/点=3200mcd/点

根据 3:6:1 的比例关系计算，则每种颜色 LED 的发光强度应该为：红：Iv_red=3200×30%=960mcd；绿：Iv_green=3200×60%=1920mcd；蓝：Iv_blue=3200×10%=320mcd。以日本日亚 NSP*546BS 型 LED 为例，三色 LED 的标准发光强度分别为：880mcd、1730mcd 和 500mcd。为方便计算，这里将需要的发光强度扩大 10 倍，则每种 LED 需要的个数依次为 10.9 个、11.1 个和 6.4 个，三者之比约为 2:2:1，也就是本文所提出的新配比。这说明在理论上，该配比不仅符合白平衡的标准比例3:6:1，也与目前行业中常用的 LED 发光强度相匹配。

基于以上各点，2:2:1 配比保持了蓝色 LED 的比例不变，而适当提高了绿色LED比例，不仅十分有效地提高室外全彩LED大屏幕的亮度和对比度，并且对延长 LED 大屏幕的使用寿命，提高显示效果非常有利。

② LED 倾角

在 LED 电路模块中，一般是将 LED 管垂直安装在电路板上。由于 LED 发出的光具有很强的方向性，即法线方向光强。因此，当 LED 大屏幕安装在离地面较高时，只能在较远距离时才能看清楚；而当近距离观看时，观看者不能看到清晰的图像，从而严重制约了大屏幕的有效使用。为了改善这一缺陷，本文设计了一种将 LED 管与电路板垂直方向具有一定向下的倾角安装方法。

LED 与电路板垂直方向之间具有一定的夹角 θ。实验结果表明，一个离地 5 米，高 6 米的 LED 大屏幕采用该设计后，当夹角范围为 4-6°时，观看距离约为 60-140 米，再加上 LED 自身附带的 60°垂直视角，整个大屏幕在 5-500 米范围内均可观看。