Un système LED alimenté par l'IA fournit une alimentation sans fil stable aux appareils IoT d'intérieur
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Des scientifiques de Science Tokyo ont mis au point le premier système au monde de transmission d'énergie sans fil optique à diodes électroluminescentes (LED), automatique et adaptatif, fonctionnant en conditions de faible ou forte luminosité. Ce système, associé à une reconnaissance d'images basée sur l'intelligence artificielle, permet d'alimenter efficacement et successivement plusieurs appareils sans interruption. Grâce à sa technologie LED, il constitue une solution économique et sûre, idéale pour la mise en place d'infrastructures durables pour l'Internet des objets en intérieur.
Avec le développement rapide de l'Internet des objets (IoT), la demande en solutions d'alimentation efficaces et flexibles s'accroît. Les méthodes traditionnelles d'alimentation, telles que les batteries et les câbles, présentent de nombreux inconvénients. Les batteries nécessitent des recharges et des remplacements fréquents, tandis que les câbles limitent la mobilité des appareils.
La transmission d'énergie sans fil par voie optique (OWPT : Optical wireless power transmission) est une technologie émergente qui permet de pallier ces limitations. Dans l'OWPT, l'énergie est transmise dans l'espace libre, sans câbles physiques, en convertissant l'électricité en lumière, en la transmettant, puis en reconvertissant la lumière en énergie électrique à l'aide de récepteurs photovoltaïques (PV).
La plupart des recherches actuelles sur le transfert de puissance sans fil (OWPT) se concentrent sur les systèmes laser. Cependant, pour les applications IoT en intérieur, les systèmes OWPT doivent respecter des réglementations strictes en matière d'exposition maximale admissible afin de prévenir les risques pour les yeux et la peau, ce qui rend les systèmes laser inadaptés sans le développement de technologies de sécurité spécifiques.
À l'inverse, les systèmes OWPT à diodes électroluminescentes (LED) sont intrinsèquement plus sûrs, offrent une transmission d'énergie fiable, sont plus faciles à contrôler, économiques et ont une longue durée de vie. Cependant, ces systèmes souffrent de pertes de puissance sur de longues distances et de performances irrégulières en fonction des variations de luminosité ambiante.
Pour pallier ces limitations, le professeur Tomoyuki Miyamoto et le doctorant Mingzhi Zhao, du Laboratoire de recherche interdisciplinaire future en sciences et technologies de l'Institut des sciences de Tokyo (Science Tokyo), au Japon, ont mis au point un système OWPT révolutionnaire basé sur des LED. « Nous avons conçu un système OWPT adaptatif à double mode qui s'ajuste automatiquement aux environnements intérieurs lumineux et sombres, tout en assurant une alimentation sûre et efficace à de multiples objets connectés », explique Miyamoto. Leur étude a été publiée dans la revue Optics Express le 24 octobre 2025.
Pour compenser les pertes de puissance lors des transmissions longue distance, le système proposé utilise un système de lentilles adaptatives à double couche, composé d'une lentille liquide à focale variable et d'une lentille imageuse. Ce dispositif ajuste automatiquement la taille du faisceau en fonction de la distance et de la taille du récepteur, garantissant ainsi une transmission de puissance optimale.
Pour un ciblage précis du faisceau lumineux, le système utilise un réflecteur ajustable, orientable indépendamment horizontalement et verticalement grâce à deux moteurs pas à pas montés en série. Afin de garantir un alignement précis avec les récepteurs photovoltaïques (PV), les chercheurs ont utilisé une caméra de profondeur équipée d'un capteur RVB et d'un capteur infrarouge (IR). Le capteur RVB détecte la position du récepteur PV, tandis que le capteur IR identifie le point d'irradiation du faisceau. Le système de contrôle peut ainsi ajuster l'orientation du réflecteur vers le récepteur cible.
Pour garantir un fonctionnement continu en conditions d'éclairage comme dans l'obscurité, les récepteurs photovoltaïques sont équipés de feuilles rétroréfléchissantes (RF) sur leur pourtour. Ces feuilles réfléchissent la lumière infrarouge émise par le projecteur infrarouge de la caméra de profondeur, créant ainsi un contour net pour chaque récepteur. Le système peut ainsi détecter avec précision la forme et la position des récepteurs , isoler la zone photovoltaïque cible et minimiser les interférences dues aux objets environnants. Afin d'améliorer encore la précision, les chercheurs ont intégré un réseau neuronal convolutif basé sur l'algorithme SSD (Single Shot MultiBox Detector).
Grâce à ces innovations, le système auto-OWPT proposé peut cibler séquentiellement plusieurs récepteurs photovoltaïques de tailles différentes et situés à des distances variables, en basculant rapidement entre eux et sans interruption. Lors des essais, le système a fonctionné sans problème aussi bien en environnement éclairé qu'obscur et a assuré une transmission de puissance efficace et stable jusqu'à une distance de cinq mètres.
« Notre système auto-OWPT offre une solution de transmission d'énergie sans fil stable et polyvalente », souligne Miyamoto. « Il jouera un rôle clé dans la construction d'infrastructures IoT durables, notamment dans les usines intelligentes, les maisons et les environnements intérieurs où une alimentation électrique sûre, sans fil, dynamique et évolutive est essentielle. »
https://techxplore.com/news/2025-11-ai-powered-stable-wireless-power.html