對于許多物聯網 （IoT） 產品設計人員來說，最小化設備功耗是一場持久戰，尤其是當唯一的電源是一個小電池并且設備需要在沒有干預的情況下一次運行多年時

因此，設計人員必須優化他們的代碼，并且至關重要的是，仔細選擇他們的組件。低功耗傳感器？查看。節能微控制器和無線通信系統？查看。到目前為止，一切都很好。顯示器怎么樣？提示撓頭。

物聯網顯示困境

顯示器可以為物聯網應用程序增加重要價值，并通過使人們無需第二臺設備和互聯網訪問即可讀取信息來改善用戶體驗。用例包括智能設備標簽、電表或遠程傳感器。

但這就是最大的挑戰所在，因為顯示器通常非常耗電。想象一下，您需要您的物聯網設備至少使用 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，假設您需要每天六次更新 IoT 設計中的顯示，可能使用傳感器讀數。

為了在傳統的 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，待機時降至 3 mA。一天之內，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，該設備此時需要 679 節 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。

電子紙和物聯網：完美搭配

將此與使用電子紙可以實現的效果進行比較，很快就會清楚為什么后一種顯示技術非常適合上述物聯網應用。一個 2 英寸的電子紙組件，結合了顯示器和外部時序控制器，使用 2.33 mA 持續 2.32 秒來刷新其顯示內容。其余時間，當顯示屏上的內容沒有變化時，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，電子紙是如何實現這種轉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，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容時才會消耗電量。因為它是雙穩態技術，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，黑色的是帶負電的。通過在膠囊頂部施加正電荷，在底部施加負電荷，黑色顆粒上升到肉眼可見，從而在屏幕上形成一個黑暗區域。反轉電荷，白色的上升到頂部以產生一個清晰的區域。因此，您可以通過在整個顯示矩陣上施加正確的電荷來創建圖像。

至關重要的是，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網顯示器，電子紙使設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耗盡他們有限的功率預算——就像使用 TFT LCD 同等產品一樣。

審核編輯：郭婷