Potenza attraverso il fascio di luce: Il sistema giapponese offre un raggio d'azione di 16 metri con i LED a infrarossi
Un team di ricerca dell'Istituto di Scienza di Tokyo ha introdotto un nuovo sistema che fornisce energia a piccoli dispositivi utilizzando un fascio di luce LED focalizzato, consentendo la trasmissione di energia wireless su distanze fino a 5 metri. La tecnologia è destinata principalmente ai dispositivi IoT - sensori in rete utilizzati in ambienti quotidiani o industriali, come termostati intelligenti o rilevatori di movimento che scambiano automaticamente dati. Lo studio è stato pubblicato il 3 novembre sulla rivista Optics Express.
Il concetto è semplice: un fascio di LED focalizzato viene diretto verso le celle fotovoltaiche, che convertono la luce in energia elettrica - una potenziale soluzione alla crescente sfida di alimentare un numero sempre maggiore di dispositivi IoT. Con la proliferazione di questi dispositivi, aumentano anche i costi e gli sforzi associati alla sostituzione e alla manutenzione delle batterie. Sebbene la trasmissione ottica di energia su distanze di diversi metri esista già, in genere si basa su raggi laser, che possono comportare rischi per la sicurezza. Invece, il team di ricerca guidato da Tomoyuki Miyamoto e Mingzhi Zhao ha scelto i LED a infrarossi ad alta potenza come alternativa più sicura.
portata di 16 piedi grazie alla stretta focalizzazione del raggio
Il cuore del sistema è un LED a infrarossi, strettamente focalizzato grazie a una configurazione di lenti a due stadi. Una lente liquida regola dinamicamente la messa a fuoco, mentre una lente fissa dirige il fascio sulle celle fotovoltaiche. Secondo lo studio, il fascio di LED rimane abbastanza preciso da colpire in modo costante le piccole celle solari a distanze superiori ai 15 metri.
Funziona anche con bersagli in movimento, anche al buio
Il sistema è stato progettato anche per alimentare dispositivi in movimento. A tale scopo, combina una configurazione a specchio a due assi con una telecamera di profondità. L'Intel RealSense D435 rileva le piccole celle solari utilizzando l'imaging standard durante il giorno e i segnali del retroriflettore di notte. Un modello AI controlla il sistema, assicurando che il fascio di luce sia tracciato e focalizzato automaticamente attraverso la lente liquida. Secondo i ricercatori, la configurazione funziona in modo affidabile in tutte le condizioni di illuminazione - un requisito fondamentale per i sensori IoT in ambienti industriali o remoti.
Non ancora particolarmente efficiente, ma con un potenziale
Secondo i risultati dello studio, il sistema funziona in modo affidabile, ma è ancora troppo inefficiente per un uso pratico quotidiano. Nei test, ha raggiunto un'efficienza del 56,2%, limitata principalmente dalle perdite di radiazione e dall'assorbimento nella lente liquida. I ricercatori prevedono di aumentare questa cifra fino all'80% ottimizzando l'ottica del LED, il che renderebbe le applicazioni reali molto più fattibili. A lungo termine, la tecnologia potrebbe essere utilizzata ovunque la sostituzione della batteria sia costosa o il cablaggio poco pratico, in particolare nelle reti di sensori industriali, ma potenzialmente anche nei dispositivi domestici intelligenti o nelle apparecchiature di misurazione medica.
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