Un sistema LED adaptativo garantiza energía inalámbrica estable para dispositivos IoT

Un equipo de científicos del Instituto de Ciencia de Tokio presentó el primer sistema de transmisión de energía óptica inalámbrica (OWPT) automático y adaptativo, basado en diodos emisores de luz (LED). Este innovador sistema opera de manera eficiente tanto en condiciones de oscuridad como de luz brillante, permitiendo la alimentación continua de múltiples dispositivos IoT sin interrupciones.

La creciente demanda de soluciones de energía eficientes y flexibles para el Internet de las Cosas (IoT) ha llevado a la necesidad de alternativas a los métodos tradicionales de suministro de energía, como baterías y conexiones por cable. Estos métodos presentan desventajas significativas, como la necesidad de recargas frecuentes y la restricción de movilidad que imponen los cables.

La tecnología OWPT se destaca por su capacidad de transmitir energía a través del espacio libre, convirtiendo electricidad en luz y luego reconvirtiéndola en energía eléctrica mediante receptores fotovoltaicos (PV). A diferencia de los sistemas basados en láser, que pueden presentar riesgos para la salud, los sistemas basados en LED son más seguros y ofrecen una transmisión de energía confiable y controlable.

Sin embargo, los sistemas LED enfrentan desafíos como la pérdida de energía a largas distancias y un rendimiento inconsistente bajo diferentes condiciones de iluminación. Para abordar estos problemas, el profesor Tomoyuki Miyamoto y el investigador doctoral Mingzhi Zhao desarrollaron un sistema OWPT basado en LED que se adapta automáticamente a las condiciones de luz del entorno. "Hemos diseñado un sistema OWPT adaptativo de doble modo que se ajusta automáticamente a ambientes interiores iluminados y oscuros, permitiendo una entrega de energía segura y eficiente a múltiples dispositivos IoT", explicó Miyamoto. Este estudio fue publicado en la revista Optics Express el 24 de octubre de 2025.

El sistema propuesto utiliza un sistema de lentes adaptativas con una configuración de doble lente, que incluye una lente líquida con longitud focal ajustable y una lente de imagen. Esta configuración permite ajustar automáticamente el tamaño del haz de luz según la distancia y el tamaño del receptor, asegurando una transmisión óptima de energía.

Para un apuntado preciso del haz de luz, el sistema emplea un reflector ajustable que puede rotar de manera independiente en direcciones horizontal y vertical mediante motores paso a paso. Además, se utilizó una cámara de profundidad, que cuenta con un sensor RGB y un sensor infrarrojo (IR), para detectar la posición del receptor PV y ajustar la orientación del reflector hacia el receptor objetivo.

Los receptores PV están equipados con láminas retroreflectivas (RF) en sus bordes, que reflejan la luz IR emitida por el proyector IR de la cámara de profundidad, creando un contorno claro para cada receptor. Esto permite al sistema detectar con precisión las formas y posiciones de los receptores, minimizando la interferencia de objetos circundantes. Para mejorar la precisión, se integró una red neuronal convolucional basada en el algoritmo Single Shot MultiBox Detector (SSD).

Gracias a estas innovaciones, el sistema auto-OWPT puede apuntar secuencialmente a múltiples receptores PV de diferentes tamaños y a distintas distancias, cambiando rápidamente entre ellos sin interrupciones. En experimentos, el sistema operó de manera fluida tanto en ambientes iluminados como oscuros, logrando una transmisión de energía eficiente y estable a distancias de hasta cinco metros.

"Nuestro sistema auto-OWPT ofrece una solución de transmisión de energía inalámbrica estable y versátil", destacó Miyamoto. "Jugará un papel clave en la construcción de infraestructuras IoT sostenibles, especialmente en fábricas inteligentes, hogares y entornos interiores donde la entrega de energía dinámica y escalable es esencial".

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