电子纸可以在纽扣电池上运行数十年

对于许多物联网 （IoT） 产品设计人员来说，最小化设备功耗是一场持久战，尤其是当唯一的电源是一个小电池并且设备需要在没有干预的情况下一次运行多年时

因此，设计人员必须优化他们的代码，并且至关重要的是，仔细选择他们的组件。低功耗传感器？查看。节能微控制器和无线通信系统？查看。到目前为止，一切都很好。显示器怎么样？提示挠头。

物联网显示困境

显示器可以为物联网应用程序增加重要价值，并通过使人们无需第二台设备和互联网访问即可读取信息来改善用户体验。用例包括智能设备标签、电表或远程传感器。

但这就是最大的挑战所在，因为显示器通常非常耗电。想象一下，您需要您的物联网设备至少使用 CR2032 电池运行五年。这种纽扣电池通常具有 220 mAh 的指定容量，这相当于 193.6 mAh 或 696，960 mAs（指定容量的 88%）的工作容量。对于此示例，假设您需要每天六次更新 IoT 设计中的显示，可能使用传感器读数。

为了在传统的 TFT LCD 上保持恒定的图像，显示器需要每 20 毫秒刷新一次。为了足够亮以便清晰可见，两英寸的 TFT LCD 将消耗大约 30 mA，待机时降至 3 mA。一天之内，这样的显示器将需要 259，203.54 mA，这意味着在五年的使用寿命中，它将需要 473，046，460.5 mA。换句话说，该设备此时需要 679 节 CR2032 电池，这意味着您每 2.69 天更换一次电池。显然，这不是一个可行的方法。

电子纸和物联网：完美搭配

将此与使用电子纸可以实现的效果进行比较，很快就会清楚为什么后一种显示技术非常适合上述物联网应用。一个 2 英寸的电子纸组件，结合了显示器和外部时序控制器，使用 2.33 mA 持续 2.32 秒来刷新其显示内容。其余时间，当显示屏上的内容没有变化时，它不使用电源。因此，一天 6 次刷新的每日功耗为 32.43 mAs（2.33 mA x 2.32 秒 x 6 次刷新），五年内总共消耗 59，191.32 mAs。这只是 CR2032 电池 696，960 mA 工作容量的 8.5%。

此图说明了屏幕更新期间电子纸显示器的能耗。

为什么电子纸显示器需要这么少的功率

那么，与同尺寸的 TFT LCD 相比，电子纸是如何实现这种转换级别的电源效率的呢？答案是双重的。

首先，电子纸显示器不需要背光清晰：它们是反射技术，这意味着外部光线从屏幕上的图像反射以使其可读。

其次，如上所述，电子纸仅在您更改显示屏上的内容时才会消耗电量。因为它是双稳态技术，所以电子纸不需要额外的电力来保持图像可见，这与 TFT LCD 不同，后者必须每秒刷新多次。

电子纸显示器由胶囊矩阵组成，每个胶囊都包含黑色和白色颗粒。白色的是带正电的，黑色的是带负电的。通过在胶囊顶部施加正电荷，在底部施加负电荷，黑色颗粒上升到肉眼可见，从而在屏幕上形成一个黑暗区域。反转电荷，白色的上升到顶部以产生一个清晰的区域。因此，您可以通过在整个显示矩阵上施加正确的电荷来创建图像。

至关重要的是，电荷只需要让粒子就位：一旦它们在那里，它们就会稳定并保持在原地，直到你施加相反的电荷。对于不需要定期更新的物联网显示器，电子纸使设计人员能够添加功能或改善用户体验，而不会在短短几天内耗尽他们有限的功率预算——就像使用 TFT LCD 同等产品一样。

审核编辑：郭婷