對于許多物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 產(chǎn)品設(shè)計人員來說，最小化設(shè)備功耗是一場持久戰(zhàn)，尤其是當(dāng)唯一的電源是一個小電池并且設(shè)備需要在沒有干預(yù)的情況下一次運行多年時

因此，設(shè)計人員必須優(yōu)化他們的代碼，并且至關(guān)重要的是，仔細(xì)選擇他們的組件。低功耗傳感器？查看。節(jié)能微控制器和無線通信系統(tǒng)？查看。到目前為止，一切都很好。顯示器怎么樣？提示撓頭。

物聯(lián)網(wǎng)顯示困境

顯示器可以為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序增加重要價值，并通過使人們無需第二臺設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)訪問即可讀取信息來改善用戶體驗。用例包括智能設(shè)備標(biāo)簽、電表或遠(yuǎn)程傳感器。

但這就是最大的挑戰(zhàn)所在，因為顯示器通常非常耗電。想象一下，您需要您的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至少使用 CR2032 電池運行五年。這種紐扣電池通常具有 220 mAh 的指定容量，這相當(dāng)于 193.6 mAh 或 696，960 mAs（指定容量的 88%）的工作容量。對于此示例，假設(shè)您需要每天六次更新 IoT 設(shè)計中的顯示，可能使用傳感器讀數(shù)。

為了在傳統(tǒng)的 TFT LCD 上保持恒定的圖像，顯示器需要每 20 毫秒刷新一次。為了足夠亮以便清晰可見，兩英寸的 TFT LCD 將消耗大約 30 mA，待機(jī)時降至 3 mA。一天之內(nèi)，這樣的顯示器將需要 259，203.54 mA，這意味著在五年的使用壽命中，它將需要 473，046，460.5 mA。換句話說，該設(shè)備此時需要 679 節(jié) CR2032 電池，這意味著您每 2.69 天更換一次電池。顯然，這不是一個可行的方法。

電子紙和物聯(lián)網(wǎng)：完美搭配

將此與使用電子紙可以實現(xiàn)的效果進(jìn)行比較，很快就會清楚為什么后一種顯示技術(shù)非常適合上述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。一個 2 英寸的電子紙組件，結(jié)合了顯示器和外部時序控制器，使用 2.33 mA 持續(xù) 2.32 秒來刷新其顯示內(nèi)容。其余時間，當(dāng)顯示屏上的內(nèi)容沒有變化時，它不使用電源。因此，一天 6 次刷新的每日功耗為 32.43 mAs（2.33 mA x 2.32 秒 x 6 次刷新），五年內(nèi)總共消耗 59，191.32 mAs。這只是 CR2032 電池 696，960 mA 工作容量的 8.5%。

此圖說明了屏幕更新期間電子紙顯示器的能耗。

為什么電子紙顯示器需要這么少的功率

那么，與同尺寸的 TFT LCD 相比，電子紙是如何實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換級別的電源效率的呢？答案是雙重的。

首先，電子紙顯示器不需要背光清晰：它們是反射技術(shù)，這意味著外部光線從屏幕上的圖像反射以使其可讀。

其次，如上所述，電子紙僅在您更改顯示屏上的內(nèi)容時才會消耗電量。因為它是雙穩(wěn)態(tài)技術(shù)，所以電子紙不需要額外的電力來保持圖像可見，這與 TFT LCD 不同，后者必須每秒刷新多次。

電子紙顯示器由膠囊矩陣組成，每個膠囊都包含黑色和白色顆粒。白色的是帶正電的，黑色的是帶負(fù)電的。通過在膠囊頂部施加正電荷，在底部施加負(fù)電荷，黑色顆粒上升到肉眼可見，從而在屏幕上形成一個黑暗區(qū)域。反轉(zhuǎn)電荷，白色的上升到頂部以產(chǎn)生一個清晰的區(qū)域。因此，您可以通過在整個顯示矩陣上施加正確的電荷來創(chuàng)建圖像。

至關(guān)重要的是，電荷只需要讓粒子就位：一旦它們在那里，它們就會穩(wěn)定并保持在原地，直到你施加相反的電荷。對于不需要定期更新的物聯(lián)網(wǎng)顯示器，電子紙使設(shè)計人員能夠添加功能或改善用戶體驗，而不會在短短幾天內(nèi)耗盡他們有限的功率預(yù)算——就像使用 TFT LCD 同等產(chǎn)品一樣。

審核編輯：郭婷