東京科學(xué)研究所的科研團(tuán)隊(duì)近日在光學(xué)無(wú)線輸電（OWPT）領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功開(kāi)發(fā)出一種基于高功率LED的無(wú)線供電技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了將LED光能直接轉(zhuǎn)換為電能，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的室內(nèi)供電提供了全新解決方案。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)激光方案的安全與成本限制，通過(guò)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效能量傳輸，在5米距離內(nèi)保持穩(wěn)定供電性能。

研究團(tuán)隊(duì)介紹，這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)將電能轉(zhuǎn)化為光能進(jìn)行無(wú)線傳輸，再由光伏接收器將光能重新轉(zhuǎn)換為電能。與依賴(lài)激光的方案不同，LED光源具有本質(zhì)安全性?xún)?yōu)勢(shì)，其能量密度遠(yuǎn)低于激光，符合室內(nèi)環(huán)境對(duì)人機(jī)安全性的嚴(yán)格要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)使用的LED芯片輻射通量達(dá)1.53瓦，在保證安全性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了可觀的能量輸出。

為解決LED無(wú)線輸電在遠(yuǎn)距離傳輸中的能量衰減問(wèn)題，科研人員開(kāi)發(fā)了雙模自適應(yīng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含可調(diào)焦液體透鏡與成像透鏡組成的自適應(yīng)光學(xué)模塊，可根據(jù)接收器距離和尺寸自動(dòng)調(diào)整光斑大小，確保能量傳輸效率最大化。通過(guò)深度相機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制的反射鏡組合，系統(tǒng)能精準(zhǔn)定位光伏接收器位置——RGB傳感器識(shí)別接收器坐標(biāo)，紅外傳感器則追蹤光束照射點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)定位精度。

針對(duì)黑暗環(huán)境下的運(yùn)行挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)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(jī)的紅外光，即使在完全無(wú)光條件下也能清晰勾勒接收器輪廓，保障系統(tǒng)全天候穩(wěn)定工作。配合基于SSD算法的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），系統(tǒng)目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確率顯著提升，在光照變化環(huán)境中仍能保持無(wú)縫運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該技術(shù)可在5米距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的能量傳輸，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備構(gòu)建可持續(xù)供電基礎(chǔ)設(shè)施提供了可行方案。