Stroom via lichtstraal: Japans systeem levert een bereik van 16 meter met infrarood LED's

Onderzoekers in Tokio hebben een systeem ontwikkeld dat gebruik maakt van infrarode LED's om elektriciteit draadloos te verzenden over afstanden tot 10 meter. (Afbeeldingsbron: Wiki Images / Pixabay)

Onderzoekers in Tokio hebben een systeem ontwikkeld dat gebruik maakt van een door een camera geleide infrarode LED-bundel om kleine fotovoltaïsche cellen draadloos van stroom te voorzien op afstanden tot 10 meter - zelfs als het doel beweegt en ongeacht de lichtomstandigheden. Hoewel de technologie nog relatief inefficiënt is, toont het een groot potentieel voor het voeden van IoT-sensoren in de toekomst.

Marius Müller (vertaald door Ninh Duy), Gepubliceerd 18-11-2025 🇺🇸 🇩🇪 ...

Science

Een onderzoeksteam van het Institute of Science Tokyo heeft een nieuw systeem geïntroduceerd dat stroom levert aan kleine apparaten met behulp van een gerichte LED-lichtstraal, waardoor draadloze energieoverdracht over afstanden tot 5 meter mogelijk wordt. De technologie is voornamelijk bedoeld voor IoT-apparaten - genetwerkte sensoren die in alledaagse of industriële omgevingen worden gebruikt, zoals slimme thermostaten of bewegingsdetectoren die automatisch gegevens uitwisselen. De studie werd op 3 november gepubliceerd in het tijdschrift Optics Express.

Het concept is eenvoudig: een gerichte LED-bundel wordt gericht op fotovoltaïsche cellen, die het licht omzetten in elektrische energie - een potentiële oplossing voor de groeiende uitdaging om een steeds groter aantal IoT-apparaten van stroom te voorzien. Naarmate het aantal apparaten toeneemt, nemen ook de kosten en inspanningen in verband met het vervangen en onderhouden van batterijen toe. Hoewel optische energietransmissie over afstanden van enkele meters al bestaat, maakt deze meestal gebruik van laserstralen, wat veiligheidsrisico's met zich mee kan brengen. In plaats daarvan koos het onderzoeksteam onder leiding van Tomoyuki Miyamoto en Mingzhi Zhao voor krachtige infrarood-LED's als veiliger alternatief.

bereik van 16 voet door een strakke bundelfocus

Het hart van het systeem wordt gevormd door een infrarood-LED die strak gefocust is met behulp van een tweefasige lensopstelling. Een vloeibare lens past de focus dynamisch aan, terwijl een vaste lens de straal op de fotovoltaïsche cellen richt. Volgens het onderzoek blijft de LED-bundel nauwkeurig genoeg om kleine zonnecellen consequent te raken op afstanden van meer dan 15 meter.

Werkt ook met bewegende doelen - zelfs in het donker

Het systeem is ook ontworpen om bewegende apparaten van stroom te voorzien. Om dit te bereiken combineert het een twee-assige spiegelopstelling met een dieptecamera. De Intel RealSense D435 detecteert de kleine zonnecellen met behulp van standaard beeldvorming overdag en retroreflectorsignalen 's nachts. Een AI-model bestuurt het systeem en zorgt ervoor dat de lichtstraal automatisch wordt gevolgd en gefocust via de vloeistoflens. Volgens de onderzoekers werkt de opstelling betrouwbaar onder alle lichtomstandigheden - een belangrijke vereiste voor IoT-sensoren in industriële of afgelegen omgevingen.

a) De IR-projector van de dieptecamera genereert een patroon van infraroodpuntjes waarmee de omgeving zelfs zonder zichtbaar licht kan worden gedetecteerd. b) Retroreflectoren op de fotovoltaïsche cellen kaatsen de IR-puntjes terug en markeren zo de doelpositie. (Afbeeldingsbron: Institute of Science Tokyo)

Dankzij de combinatie van een RGB-sensor voor detectie bij daglicht en een IR-projector met retroreflectoren voor detectie in het donker, is het systeem ontworpen om zowel overdag als 's nachts betrouwbaar te werken. (Afbeeldingsbron: Instituut voor Wetenschap Tokio)

Nog niet bijzonder efficiënt, maar met potentieel

Volgens de onderzoeksresultaten werkt het systeem betrouwbaar, maar is het nog te inefficiënt voor praktisch dagelijks gebruik. Tijdens het testen behaalde het een efficiëntie van 56,2%, voornamelijk beperkt door stralingsverliezen en absorptie in de vloeistoflens. De onderzoekers verwachten dit cijfer te kunnen verhogen tot wel 80% door de LED-optiek te optimaliseren, waardoor toepassingen in de echte wereld veel haalbaarder zouden worden. Op de lange termijn zou de technologie overal gebruikt kunnen worden waar het vervangen van batterijen duur is of bekabeling onpraktisch - met name in industriële sensornetwerken, maar mogelijk ook in slimme thuisapparaten of medische meetapparatuur.