目前，市場上使用的室外LED全彩大屏幕，仍有少部分是使用單塊 LED 電路模塊進(jìn)行的現(xiàn)場拼裝，極易在運(yùn)輸、安裝過程中造成各部件的損壞。因此，采用模塊化的顯示單元作為LED大屏幕組裝部件，不僅十分有利于 LED 企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)?；a(chǎn)品規(guī)范化，也大大提高了安裝、維護(hù)的方便性。LED 顯示單元主要由 3部分組成：單元框架、LED 電路模塊（如圖 3.1 所示）及其他配套裝置等。

單元框架

目前，多數(shù) LED 顯示單元的面積均達(dá)數(shù)千平方厘米，制造單塊如此大的電路模塊顯然十分不便，因此不可避免地要由數(shù)塊 LED 電路模塊拼接而成。單元框架作為整個顯示單元的主要支架，主要負(fù)責(zé)固定和連接各 LED 電路模塊，確保整個顯示單元作為一個整體，便于運(yùn)輸及組裝。單元框架通常由鋁制型材制成，呈“口”字形，中間設(shè)計(jì)有支架，各 LED 電路模塊緊密排列固定其上；框架后部敞開，便于散熱。

LED顯示電路模塊

LED顯示電路模塊由 LED 和配套電路（包括電路板及電子元件等）共同組成，作為整個大屏幕的發(fā)光器件，是重要的顯示部件之一。通常，一個 LED 電路模塊根據(jù)其面積的大小，設(shè)計(jì)有數(shù)十至上百個像素點(diǎn)（如 8×8、10×10 等），每個像素點(diǎn)則由 3-6 個數(shù)量不等，包括了紅、綠、藍(lán)三色的 LED 構(gòu)成，其中每種顏色的LED 比例是一個非常重要的設(shè)計(jì)方面，稱之為 LED 配比，其直接關(guān)系到大屏幕的顯示效果及使用壽命。

① LED 配比

根據(jù)LED全彩大屏幕的顯示特性，由加色法原理可知，將 R（紅色）、G（綠色）、B（藍(lán)色）三基色按不同比例混合，可以合成從白到黑各種顏色的光。因此，LED全彩大屏幕大多是采用 RGB 三色 LED 發(fā)光管作為基本的顯示元件。根據(jù)色度學(xué)理論，白色是衡量 LED 大屏幕顏色顯示是否正常的一個基本指標(biāo)，稱之為白平衡。即當(dāng)光線中紅、綠、藍(lán)三色的亮度分別為 21%、69%和 10%時，混色后人眼感覺到的是純白色?；谶@一理論，在設(shè)計(jì) LED 配比時，應(yīng)盡量選擇三基色發(fā)光強(qiáng)度大致為 3:6:1（R:G:B）比例的 LED 發(fā)光管組成一個像素點(diǎn)。

以往，由于綠色 LED 的價(jià)格較高，且人眼對綠色的顏色寬容度較大，故 LED配比都采用 2:1:1，即 2 紅 1 綠 1 藍(lán)的模式。對于略顯缺乏的綠色成份，一般均采用增加綠色 LED 驅(qū)動電流（即增加其亮度）的辦法，從而達(dá)到既減少了 LED 數(shù)量的使用（降低成本），又能基本滿足白平衡和色還原度的要求。

隨著人們欣賞水平的不斷提高，以及 LED 生產(chǎn)水平和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，綠色 LED 的價(jià)格已經(jīng)可以接受；此外，綠色 LED 長期工作在大電流的驅(qū)動環(huán)境下，對其壽命的影響非常大，當(dāng)綠色 LED 先行失效后，整個 LED 大屏幕的色彩平衡將遭受毀滅性破壞，直接導(dǎo)致 LED 全彩大屏幕完全不能使用。

另一方面，LED 的色衰問題也不得不引起重視。相同情況下，紅色 LED 的衰減速度慢，其次是綠色 LED，而藍(lán)色 LED 快。若采用 2 紅1 綠 1 藍(lán)的配比模式，當(dāng) LED 大屏幕使用一段時間之后，藍(lán)色和綠色 LED 會先后因?yàn)樗p而破壞大屏幕出廠時的顏色配比平衡，從而嚴(yán)重影響大屏幕的顯示效果，甚至無法使用。

由此可知，打破長久以來慣用的 2:1:1 配比非常必要，充分從色彩還原度等有利于顯示效果，并保證LED顯示屏正常使用年限及有效延長其壽命等方面考慮，一種 2:2:1 的配比方案。

該配比設(shè)計(jì)（2:2:1）改進(jìn)之處主要在于其更加符合白平衡所要求的 3:6:1 比例。根據(jù)色度學(xué)理論，紅、綠、藍(lán)三色中綠色非常重要，其不僅占據(jù)了白色 69%的亮度，且位于色彩橫向排列表的中心。因此，在權(quán)衡色純度和價(jià)格兩者之間的關(guān)系時，綠色應(yīng)該是著重考慮的對象。另外，人眼對各種顏色的分辨率并不一致，其中對藍(lán)色的分辨率大概只有對紅、綠色分辨率的 1/4，并且藍(lán)色 LED 使用過多會使大屏幕容易偏紫，實(shí)際應(yīng)用也表明，藍(lán)色實(shí)像素點(diǎn)有一定缺失對圖像效果影響也比較小。

除此之外，由于人眼對綠色的變化不敏感（相對于紅色和藍(lán)色而言，綠色的顏色寬容度），基于成本的控制考慮，并且參照以往的 2:1:1 配比，采用與紅色等量的綠色 LED，足以在效果與價(jià)格方面找到一個平衡點(diǎn)。根據(jù)白平衡的標(biāo)準(zhǔn)比例 3:6:1，本文以一簡便的方法來計(jì)算每種顏色 LED 需要的發(fā)光強(qiáng)度。如：一個像素點(diǎn)密度為 2500 點(diǎn)/m2，亮度為 8000nt 的室外 LED 全彩大屏幕，每個像素點(diǎn)中各個 LED 的發(fā)光強(qiáng)度如下：每個像素點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度為：8000nt÷2500 點(diǎn)/m2＝3.2cd/點(diǎn)=3200mcd/點(diǎn)

根據(jù) 3:6:1 的比例關(guān)系計(jì)算，則每種顏色 LED 的發(fā)光強(qiáng)度應(yīng)該為：紅：Iv_red=3200×30%=960mcd；綠：Iv_green=3200×60%=1920mcd；藍(lán)：Iv_blue=3200×10%=320mcd。以日本日亞 NSP*546BS 型 LED 為例，三色 LED 的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光強(qiáng)度分別為：880mcd、1730mcd 和 500mcd。為方便計(jì)算，這里將需要的發(fā)光強(qiáng)度擴(kuò)大 10 倍，則每種 LED 需要的個數(shù)依次為 10.9 個、11.1 個和 6.4 個，三者之比約為 2:2:1，也就是本文所提出的新配比。這說明在理論上，該配比不僅符合白平衡的標(biāo)準(zhǔn)比例3:6:1，也與目前行業(yè)中常用的 LED 發(fā)光強(qiáng)度相匹配。

基于以上各點(diǎn)，2:2:1 配比保持了藍(lán)色 LED 的比例不變，而適當(dāng)提高了綠色LED比例，不僅十分有效地提高室外全彩LED大屏幕的亮度和對比度，并且對延長 LED 大屏幕的使用壽命，提高顯示效果非常有利。

② LED 傾角

在 LED 電路模塊中，一般是將 LED 管垂直安裝在電路板上。由于 LED 發(fā)出的光具有很強(qiáng)的方向性，即法線方向光強(qiáng)。因此，當(dāng) LED 大屏幕安裝在離地面較高時，只能在較遠(yuǎn)距離時才能看清楚；而當(dāng)近距離觀看時，觀看者不能看到清晰的圖像，從而嚴(yán)重制約了大屏幕的有效使用。為了改善這一缺陷，本文設(shè)計(jì)了一種將 LED 管與電路板垂直方向具有一定向下的傾角安裝方法。

LED 與電路板垂直方向之間具有一定的夾角 θ。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一個離地 5 米，高 6 米的 LED 大屏幕采用該設(shè)計(jì)后，當(dāng)夾角范圍為 4-6°時，觀看距離約為 60-140 米，再加上 LED 自身附帶的 60°垂直視角，整個大屏幕在 5-500 米范圍內(nèi)均可觀看。