Svetloba za brezžično napajanje IoT naprav?

Inštitut za znanost v Tokiu je razvil sistem brezžičnega prenosa energije z infrardečim LED žarkom, ki lahko napaja IoT naprave na razdalji do 5 metrov. Tehnologija je varnejša od laserskih rešitev in obeta široko uporabo v industriji ter pametnih domovih.

Raziskovalna ekipa z Inštituta za znanost v Tokiu je predstavila nov sistem brezžičnega prenosa energije, ki uporablja usmerjen infrardeči LED žarek za napajanje majhnih naprav na razdalji do 5 metrov. Tehnologija je namenjena predvsem IoT napravam, kot so pametni termostati, senzorji gibanja in industrijski senzorji, ki samodejno izmenjujejo podatke.

Načelo je preprosto: usmerjen LED žarek je usmerjen na fotonapetostne celice, ki svetlobo pretvorijo v električno energijo. Tak pristop lahko zmanjša potrebo po pogostih menjavah baterij, kar postaja vse večji izziv ob množičnem širjenju IoT naprav. Namesto laserskega prenosa, ki lahko predstavlja varnostno tveganje, se je ekipa pod vodstvom Tomoyukija Miyamota in Mingzhija Zhaa odločila za zmogljive infrardeče LED diode kot varnejšo alternativo.

Jedro sistema je infrardeča LED dioda v kombinaciji z dvostopenjskim lečnim sistemom. Tekoča leča dinamično prilagaja fokus, medtem ko fiksna leča usmerja žarek na fotonapetostne celice. Testi so pokazali, da žarek ostane dovolj natančen, da zanesljivo zadene majhne sončne celice tudi pri razdaljah nad petimi metri.

Sistem lahko napaja tudi premikajoče se naprave. Uporablja dvoosni zrcalni sistem v kombinaciji z Intel RealSense D435 globinsko kamero. Podnevi RGB senzor zazna sončne celice, ponoči pa retroreflektorji odbijajo infrardeče točke, ki jih projicira kamera. AI model samodejno sledi in prilagaja žarek, kar omogoča zanesljivo delovanje v vseh svetlobnih pogojih.

Trenutna učinkovitost znaša 56,2 odstotkov, omejena zaradi sevalnih izgub in absorpcije v tekoči leči. Raziskovalci želijo ta delež povečati na 80 odstotkov z optimizacijo LED optike. Če bo uspešno, bi sistem lahko našel uporabo v industrijskih senzorskih omrežjih, pametnih domovih ali celo medicinski opremi – povsod, kjer je menjava baterij draga ali napeljava kablov nepraktična.