Teljesítmény a fénysugáron keresztül: Infravörös LED-ek segítségével a japán rendszer 16 láb hatótávolságot biztosít
A Tokiói Tudományos Intézet kutatócsoportja olyan új rendszert mutatott be, amely egy fókuszált LED-fénysugár segítségével áramot szolgáltat kis eszközöknek, lehetővé téve a vezeték nélküli energiaátvitelt akár 5 méteres (16 láb) távolságokra is. A technológiát elsősorban IoT-eszközökhöz - a mindennapi vagy ipari környezetben használt hálózatba kapcsolt érzékelőkhöz, például intelligens termosztátokhoz vagy mozgásérzékelőkhöz, amelyek automatikusan adatokat cserélnek. A tanulmány november 3-án jelent meg a Optics Express című folyóiratban.
A koncepció egyszerű: egy fókuszált LED-sugarat fotovoltaikus cellákra irányítanak, amelyek a fényt elektromos energiává alakítják - ez potenciális megoldás az egyre növekvő számú IoT-eszköz energiaellátásának növekvő kihívására. Ahogy ezek az eszközök egyre szaporodnak, úgy nőnek az akkumulátorok cseréjével és karbantartásával kapcsolatos költségek és erőfeszítések is. Bár már létezik optikai energiaátvitel több méteres távolságokra, ez jellemzően lézersugarakra támaszkodik, amelyek biztonsági kockázatot jelenthetnek. Ehelyett a Tomoyuki Miyamoto és Mingzhi Zhao által vezetett kutatócsoport a nagy teljesítményű infravörös LED-eket választotta biztonságosabb alternatívaként.
16 méteres hatótávolság a szűk sugárfókusz révén
A rendszer középpontjában egy infravörös LED áll, amely egy kétfokozatú lencsefelépítéssel szorosan fókuszált. Egy folyadéklencse dinamikusan állítja be a fókuszt, míg egy fix lencse a fénysugarat a fotovoltaikus cellákra irányítja. A tanulmány szerint a LED-sugár elég pontos ahhoz, hogy a kis napelemeket 16 lábnál nagyobb távolságból is következetesen eltalálja.
Mozgó célpontokkal is működik - még sötétben is
A rendszert mozgó eszközök táplálására is tervezték. Ennek érdekében egy kéttengelyes tükrös elrendezést kombinál egy mélységi kamerával. Az Intel RealSense D435 nappal szabványos képalkotással, éjszaka pedig retroreflektoros jelekkel érzékeli a kis napelemeket. Egy mesterséges intelligenciamodell vezérli a rendszert, biztosítva a fénysugár automatikus követését és fókuszálását a folyadéklencsén keresztül. A kutatók szerint a beállítás minden fényviszonyok között megbízhatóan működik - ez kulcsfontosságú követelmény az ipari vagy távoli környezetben lévő IoT-érzékelőkkel szemben.
Még nem túl hatékony, de van benne potenciál
A tanulmány eredményei szerint a rendszer megbízhatóan működik, de a gyakorlati mindennapi használathoz még túlságosan alacsony a hatékonysága. A tesztek során 56,2%-os hatékonyságot ért el, amit elsősorban a sugárzási veszteségek és a folyadéklencse abszorpciója korlátoz. A kutatók arra számítanak, hogy a LED-optika optimalizálásával ezt az értéket akár 80%-ra is növelhetik, ami sokkal inkább megvalósíthatóvá tenné a valós alkalmazásokat. Hosszú távon a technológia mindenütt alkalmazható lenne, ahol az akkumulátorok cseréje költséges vagy a kábelezés nem praktikus - különösen az ipari érzékelőhálózatokban, de potenciálisan az intelligens otthoni eszközökben vagy az orvosi mérőberendezésekben is.
Forrás(ok)
A kép forrása: Wiki Images / Pixabay
