Kraft via ljusstråle: Japanskt system ger en räckvidd på 16 meter med infraröda lysdioder

Forskare i Tokyo har utvecklat ett system som använder infraröda lysdioder för att överföra elektricitet trådlöst över avstånd på upp till 16 fot. (Bildkälla: Wiki Images / Pixabay)

Forskare i Tokyo har utvecklat ett system som använder en kamerastyrd infraröd LED-stråle för att trådlöst driva små solceller på avstånd på upp till 16 meter - även när målet rör sig och oavsett omgivande ljusförhållanden. Även om tekniken fortfarande är relativt ineffektiv, visar den en stark potential för att driva IoT-sensorer i framtiden.

Marius Müller (översatt av Ninh Duy), Publicerad 11/18/2025 🇺🇸 🇩🇪 ...

Science

Ett forskarlag från Institute of Science Tokyo har introducerat ett nytt system som levererar ström till små enheter med hjälp av en fokuserad LED-ljusstråle, vilket möjliggör trådlös energiöverföring över avstånd på upp till 5 meter (16 fot). Tekniken är främst avsedd för IoT-enheter - nätverksanslutna sensorer som används i vardagliga eller industriella miljöer, t.ex. smarta termostater eller rörelsedetektorer som automatiskt utbyter data. Studien publicerades den 3 november i tidskriften Optics Express.

Konceptet är enkelt: en fokuserad LED-stråle riktas mot fotovoltaiska celler som omvandlar ljuset till elektrisk energi - en potentiell lösning på den växande utmaningen att driva ett ständigt ökande antal IoT-enheter. I takt med att dessa enheter blir fler ökar också kostnaderna och ansträngningarna i samband med batteribyte och underhåll. Även om det redan finns optisk kraftöverföring över avstånd på flera meter, är den vanligtvis beroende av laserstrålar, vilket kan innebära säkerhetsrisker. Istället valde forskargruppen under ledning av Tomoyuki Miyamoto och Mingzhi Zhao högeffektiva infraröda lysdioder som ett säkrare alternativ.

16 fots räckvidd genom snävt strålfokus

I hjärtat av systemet finns en infraröd LED-lampa som fokuseras med hjälp av en linsuppsättning i två steg. En flytande lins justerar fokus dynamiskt, medan en fast lins riktar strålen mot solcellerna. Enligt studien förblir LED-strålen tillräckligt exakt för att konsekvent träffa små solceller på avstånd längre än 16 fot.

Fungerar även med rörliga mål - även i mörker

Systemet är också utformat för att driva rörliga enheter. För att uppnå detta kombinerar det en tvåaxlig spegeluppsättning med en djupkamera. Intel RealSense D435 upptäcker de små solcellerna med hjälp av standardavbildning på dagen och retroreflektorsignaler på natten. En AI-modell styr systemet och ser till att ljusstrålen automatiskt spåras och fokuseras via den flytande linsen. Enligt forskarna fungerar installationen tillförlitligt under alla ljusförhållanden - ett viktigt krav för IoT-sensorer i industriella eller avlägsna miljöer.

a) Djupkamerans IR-projektor genererar ett mönster av infraröda prickar som gör att omgivningen kan upptäckas även utan synligt ljus. b) Retroreflektorer på solcellerna studsar tillbaka IR-prickarna och markerar målets position. (Bildkälla: Institute of Science Tokyo)

Tack vare kombinationen av en RGB-sensor för detektering i dagsljus och en IR-projektor med retroreflektorer för detektering i mörker är systemet utformat för att fungera tillförlitligt både dag och natt. (Bildkälla: Institute of Science Tokyo)

Inte särskilt effektivt ännu, men med potential

Enligt studieresultaten fungerar systemet tillförlitligt men är fortfarande för ineffektivt för praktisk användning i vardagen. Vid testerna uppnådde systemet en effektivitet på 56,2%, vilket främst begränsas av strålningsförluster och absorption i vätskelinsen. Forskarna räknar med att kunna öka denna siffra till så mycket som 80% genom att optimera LED-optiken, vilket skulle göra verkliga tillämpningar mycket mer genomförbara. På lång sikt skulle tekniken kunna användas överallt där batteribyte är kostsamt eller kabeldragning opraktiskt - framför allt i industriella sensornätverk, men potentiellt även i smarta hem eller medicinsk mätutrustning.