21 grudnia Golem, portal poświęcony aktualnościom technologicznym, opublikował wpis na blogu, w którym poinformował, że zespołowi z Instytutu Naukowego w Tokio udało się dokonać przełomu technologicznego. Po raz pierwszy udało się z powodzeniem przekształcić energię świetlną diod LED w energię elektryczną, uzyskując bezprzewodowe zasilanie bez baterii ani kabli.
Według raportu, technologia ta należy do dziedziny optycznej bezprzewodowej transmisji mocy (OWPT). Jej podstawową zasadą jest konwersja energii elektrycznej na energię świetlną w celu jej transmisji, a następnie odbiornik fotowoltaiczny przetwarza energię świetlną z powrotem na energię elektryczną. W przeciwieństwie do poprzednich rozwiązań opartych na laserach, ta nowa technologia wykorzystuje diody LED dużej mocy, co stanowi bardziej obiecującą metodę zasilania urządzeń wewnętrznych.
Główne zalety tej technologii to wysoki poziom bezpieczeństwa i niski koszt. W pomieszczeniach o dużej gęstości urządzeń IoT, bezprzewodowe systemy przesyłu energii muszą spełniać surowe przepisy bezpieczeństwa, aby uniknąć uszkodzenia oczu i skóry.
Tradycyjne rozwiązania laserowe, ze względu na wysoką gęstość energii, nie są w stanie sprostać tym wymaganiom, natomiast technologia oparta na diodach LED jest z natury bezpieczniejsza. Zespół badawczy podkreśla, że ta cecha sprawia, że idealnie nadaje się ona do budowy zrównoważonej infrastruktury dla urządzeń IoT w pomieszczeniach i umożliwia jednoczesne, nieprzerwane zasilanie wielu celów za pomocą rozpoznawania obrazu przez sztuczną inteligencję.
Aby zniwelować straty energii i wahania wydajności w zmiennych warunkach oświetleniowych podczas bezprzewodowego przesyłu energii LED na duże odległości, zespół badawczy opracował dwutrybowy system adaptacyjny, który automatycznie dostosowuje się zarówno do jasnego, jak i ciemnego otoczenia wewnątrz pomieszczeń.
Kluczem do tego systemu jest adaptacyjny układ optyczny, składający się z regulowanej soczewki ciekłej i soczewki obrazowej. System ten automatycznie dostosowuje rozmiar wiązki w zależności od odległości i rozmiaru odbiornika, zapewniając optymalną wydajność transmisji energii.
Aby zapewnić precyzyjne pozycjonowanie wiązki, system integruje kamerę głębi i regulowany reflektor sterowany silnikiem krokowym. Czujnik RGB w kamerze głębi identyfikuje lokalizację odbiornika fotowoltaicznego, a czujnik podczerwieni lokalizuje punkt oświetlenia wiązki.
Ponadto naukowcy zamontowali na krawędzi odbiornika folię odblaskową, która odbija światło podczerwone z kamery głębi. Pozwala to na wyraźne odwzorowanie konturów odbiornika nawet w całkowitej ciemności, zapewniając stabilną pracę systemu przez całą dobę.
Zespół badawczy wprowadził również splotową sieć neuronową (CNN) opartą na algorytmie SSD, co znacząco poprawiło dokładność rozpoznawania celów. W eksperymencie system zademonstrował płynną pracę zarówno w jasnym, jak i ciemnym otoczeniu, skutecznie osiągając wydajny i stabilny transfer energii na odległość do 5 metrów. Według raportu badawczego, zastosowany w systemie układ LED charakteryzuje się strumieniem promieniowania o mocy 1,53 W.