Científicos japoneses desarrollan primer sistema de transmisión óptica inalámbrica de energía basado en LED, incluso en entornos con poca luz

Científicos del Instituto de Ciencia de Tokio han establecido un récord al transmitir energía de forma inalámbrica de manera estable hasta 5 metros, utilizando tecnología LED y sistemas de visión artificial.

Un Sistema Innovador para Dispositivos Conectados

Este equipo de investigación ha creado lo que se considera el primer sistema de transferencia de energía óptica sin cables basado en LED, que opera automáticamente tanto con iluminación ambiental como en total oscuridad, y puede suministrar energía a múltiples dispositivos del Internet de las Cosas de manera continua. La investigación, publicada en Optics Express en octubre de 2025, introduce una arquitectura dual que se adapta a condiciones diurnas y nocturnas, ajustando el haz luminoso, identificando receptores y distribuyendo energía de forma inteligente.

Esta tecnología responde a un escenario donde los objetos conectados ya alcanzan cifras de miles de millones. Solo para 2025 se calculan aproximadamente 20-21 mil millones de dispositivos IoT activos globalmente, con proyecciones que superan los 40 mil millones antes de 2030. Cada sensor, cada etiqueta inteligente y cada actuador requiere energía, y la dependencia de baterías desechables y cableado extensivo no representa una solución sostenible desde perspectivas ambientales o económicas.

Limitaciones de los Métodos Tradicionales

Los enfoques convencionales para alimentar dispositivos -baterías y conexiones cableadas- presentan claras desventajas cuando se implementan redes IoT extensas:

• El mantenimiento de fuentes de energía se transforma en un desafío logístico y ambiental significativo
• La gestión de millones de sensores monitoreando diversos parámetros requiere soluciones más eficientes

Esto ha impulsado el interés por tecnologías que permitan alimentar dispositivos a distancia, eliminando la necesidad de reemplazar baterías individualmente.

¿Cómo Funciona la Transmisión Óptica de Energía?

La OWPT transfiere energía a través del aire empleando luz, que posteriormente se reconvierte en electricidad mediante receptores fotovoltaicos integrados en los dispositivos. En lugar de enchufes convencionales, el sistema emplea un emisor de luz -específicamente un módulo LED de alta potencia- junto con pequeños "minipaneles solares" incorporados en cada sensor.

Investigaciones anteriores se centraban principalmente en sistemas láser, atractivos por su alta densidad de potencia pero problemáticos en términos de seguridad ocular y cutánea. Las normativas internacionales establecen límites estrictos para la exposición a radiación láser, complicando su implementación en entornos cotidianos como oficinas, fábricas o viviendas.

Los LED presentan ventajas significativas: menor densidad de potencia que los láseres, mayor facilidad de colimación y modulación, mayor vida útil y mayor margen de seguridad respecto a los límites de exposición. El desafío previo residía en la pérdida de potencia a distancia y la inestabilidad ante variaciones en la iluminación ambiental.

Solución a los Desafíos Técnicos

El equipo dirigido por Tomoyuki Miyamoto y Mingzhi Zhao ha abordado directamente estos dos problemas fundamentales: la reducción de potencia con la distancia y la sensibilidad a las condiciones lumínicas del entorno.

La propuesta se fundamenta en tres componentes esenciales:

• Detección automática de receptores mediante visión por computadora
• Ajuste dinámico del haz luminoso ante movimientos o cambios de posición
• Mantenimiento continuo del suministro energético sin intervención del usuario

El resultado es un sistema que opera automáticamente, sin necesidad de configuraciones complejas o calibraciones manuales.

Resultados y Aplicaciones Prácticas

En pruebas de laboratorio, este sistema auto-OWPT demostró capacidad para alimentar receptores de diferentes tamaños situados a diversas distancias, alcanzando hasta 5 metros en interiores. El sistema funcionó eficientemente tanto con iluminación ambiental como en oscuridad, alternando entre múltiples receptores sin interrupciones perceptibles.

Esta capacidad "multiobjetivo" es crucial: en lugar de requerir un emisor por cada sensor, una única unidad instalada en el techo podría escanear y cargar secuencialmente:

• Sensores de temperatura ambiental
• Dispositivos de monitorización de presencia
• Sistemas de control de calidad del aire
• Equipos de seguimiento de flujos de personas

Todo ello sin necesidad de cableado extensivo o dependencia de baterías que inevitablemente se agotan en los momentos más críticos.

Contexto Tecnológico y Diferenciación

Esta innovación no surge en el vacío. Ya existen empresas comercializando soluciones de energía inalámbrica por luz para aplicaciones reales, algunas empleando infrarrojo de largo alcance para alimentar cerraduras inteligentes o pantallas publicitarias con potencias de cientos de milivatios a distancias de hasta 10 metros.

La propuesta de Miyamoto y Zhao se distingue en varios aspectos:

• Arquitectura dual que funciona en condiciones diurnas y nocturnas
• Integración de IA para gestión inteligente de energía
• Compatibilidad con múltiples dispositivos simultáneamente
• Mayor seguridad al utilizar LED en lugar de láser

Impacto en Sostenibilidad y Futuras Aplicaciones

Combinado con redes 5G privadas y plataformas de gestión IoT, este tipo de sistemas podría integrarse en la infraestructura de edificios inteligentes, junto con Wi-Fi, puntos de acceso 5G y sistemas de gestión energética.

La contribución a la sostenibilidad no proviene de "magia tecnológica" sino de la prevención de despilfarros. Algunas aplicaciones realistas incluyen:

• Reducción significativa de baterías desechables
• Minimización de cableado extensivo
• Optimización del mantenimiento de dispositivos IoT
• Disminución de residuos electrónicos

Tecnologías como este sistema LED OWPT con inteligencia artificial apuntan hacia un modelo de "IoT sin baterías" en interiores: sensores discretos que se alimentan de haces de luz gestionados inteligentemente. Si bien no resolverán individualmente la emergencia climática, pueden contribuir significativamente a reducir el consumo energético y los residuos en el ámbito específico de cómo se alimentan los millones de dispositivos inteligentes que ya existen en edificios, fábricas y hogares.

Referencia: Mingzhi Zhao et al, Automatic and adaptive optical wireless power transmission for IoT with dual mode of day and night charging, Optics Express (2025). DOI: 10.1364/oe.574553