東京科學研究所的科研團隊近日在光學無線輸電(OWPT)領域取得重要進展,成功開發出一種基于高功率LED的無線供電技術,首次實現了將LED光能直接轉換為電能,為物聯網設備的室內供電提供了全新解決方案。該技術突破了傳統激光方案的安全與成本限制,通過自適應光學系統實現高效能量傳輸,在5米距離內保持穩定供電性能。
研究團隊介紹,這項技術通過將電能轉化為光能進行無線傳輸,再由光伏接收器將光能重新轉換為電能。與依賴激光的方案不同,LED光源具有本質安全性優勢,其能量密度遠低于激光,符合室內環境對人機安全性的嚴格要求。實驗數據顯示,系統使用的LED芯片輻射通量達1.53瓦,在保證安全性的同時實現了可觀的能量輸出。
為解決LED無線輸電在遠距離傳輸中的能量衰減問題,科研人員開發了雙模自適應系統。該系統包含可調焦液體透鏡與成像透鏡組成的自適應光學模塊,可根據接收器距離和尺寸自動調整光斑大小,確保能量傳輸效率最大化。通過深度相機與步進電機控制的反射鏡組合,系統能精準定位光伏接收器位置——RGB傳感器識別接收器坐標,紅外傳感器則追蹤光束照射點,實現毫米級定位精度。
針對黑暗環境下的運行挑戰,研究團隊在接收器邊緣貼附了回歸反射膜。這種特殊材料能反射深度相機的紅外光,即使在完全無光條件下也能清晰勾勒接收器輪廓,保障系統全天候穩定工作。配合基于SSD算法的卷積神經網絡(CNN),系統目標識別準確率顯著提升,在光照變化環境中仍能保持無縫運行。實驗驗證表明,該技術可在5米距離內實現高效、穩定的能量傳輸,為物聯網設備構建可持續供電基礎設施提供了可行方案。











