Mobilfunktechnik Laser lädt Smartphone drahtlos auf Entfernung

An einer Technik, mit der man sein Mobilgerät unkompliziert überall im Raum aufladen kann, tüfteln die Hersteller noch. US-Forscher zeigen, wie es gehen könnte.
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Die sogenannten Guard Beams, zur Veranschaulichung hier in Rot dargestellt, sind ebenso wie der Hauptstrahl für das menschliche Auge eigentlich nicht sichtbar. Quelle: University of Washington
Laden per Laser

Die sogenannten Guard Beams, zur Veranschaulichung hier in Rot dargestellt, sind ebenso wie der Hauptstrahl für das menschliche Auge eigentlich nicht sichtbar.

(Foto: University of Washington)

HeidelbergWer sein Smartphone beim Aufladen nicht mehr direkt an die nächste Steckdose anstöpseln möchte, findet auf dem Markt für zahlreiche Modelle inzwischen auch kabellose Ladestationen. Hier muss man sein Gerät nur noch in eine spezielle Schale legen – und schon wird der Akku per Induktion wieder aufgefüllt.

An einer Ladetechnik, mit der man sein Mobilgerät auch ohne spezielle Ladestation ganz unkompliziert überall im Raum aufladen kann, tüfteln die Hersteller allerdings noch. Wie ein solches Verfahren in Zukunft vielleicht einmal aussehen könnte, deutet nun eine Studie an, die ein Team um Vikram Iyer von der University of Washington in einem Fachmagazin veröffentlichte: Darin stellen die Forscher eine Methode vor, mit der sich ein Smartphone auch per Laser aufladen lässt.

So hat das Smartphone länger Saft
Displaybeleuchtung einstellen
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Ein echter Energie-Fresser beim Smartphone ist das Display. Oft ist es heller eingestellt als nötig. Volle Helligkeit braucht man nur bei starker Lichteinstrahlung – beispielsweise, wenn die Sonne scheint. Das Display in den Einstellungen zu dimmen, kann sich erheblich auf die Akkuleistung auswirken. Viele Smartphones verfügen auch über einen Lichtsensor, der die Helligkeit nach Bedarf einstellt und so beim Stromsparen hilft.

Stromfresser Funk-Verbindungen
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Zu den Top-Stromfressern gehören außerdem die Funk-Verbindungen. Dazu gehört alles, womit das Gerät eine Verbindung zur Außenwelt aufnimmt. Der Mobilfunk wird in der Regel immer gebraucht. Anders sieht es beim WLAN aus. Ist es aktiviert, sucht es konstant nach bekannten Netzen. Unterwegs ist das nicht unbedingt sinnvoll und kostet viel Energie.

Bluetooth nur im Bedarfsfall
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Bluetooth wird nur selten dauerhaft benötigt und sollte daher nur bei Bedarf eingeschaltet werden. Auch GPS zehrt am Akku. Die Standortbestimmung ist sowieso nur für wenige Apps wirklich notwendig, etwa für die Navigation oder Lauf-Apps. Meist wird sie nur genutzt, um das Nutzerverhalten aufzuzeichnen - in den meisten Fällen kann sie also ohne Nachteile deaktiviert werden.

Abschalten der LTE-Verbindung
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Einen Trick für Nutzer, die einen Mobilfunkvertrag mit niedriger Datentransferrate haben: LTE-Funk verbraucht mehr Strom als 3G. Wer also eh nur 3G nutzt, kann LTE deaktivieren.

Apps als Stromfresser
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Wenn schon alles versucht wurde, der Ladestand aber dennoch weiter schmilzt, können Apps daran schuld sein, da einige von ihnen verschwenderisch programmiert sind. Sie belasten den Prozessor mit unnötigen Operationen im Hintergrund und bremsen damit die Performance das Handys aus. Darunter leidet auch der Akku.

Stromintensive Apps deaktivieren
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Die Stromsünder lassen sich über die Einstellungen aber leicht ausfindig machen. Unter Batterie oder Akku werden die Apps nach ihrem Stromverbrauch aufgelistet – auch danach, wie viel Strom sie im Hintergrund verbrauchen. Fällt eine App aus der Reihe und hat einen immensen Verbrauch, sollte die deaktiviert oder deinstalliert werden. In den Einstellungen zur Datennutzung lässt sich auch für einzelne Apps die Abfrage von Hintergrunddaten beschränken. Das kann den Akku und zusätzlich das Datenvolumen schonen.

Das richtige Ladeverhalten
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Auch das Ladeverhalten spielt eine wichtige Rolle für Lebenszeit und Leistung des Akku. Für die älteren Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) galt noch die Faustregel: Immer vollständig auf- und entladen, um den Memory-Effekt zu verhindern, der den Akku von Mal zu Mal schwächer werden ließ. Bei modernen Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) und deren Nachfolger Lithium-Polymer-Akkus (Li-Po) gibt es keinen Memory-Effekt gibt. Hier empfiehlt es sich sogar, den Akku schon vor dem roten Bereich zu laden und auch vor dem Erreichen der 100-Prozent-Marke vom Ladegerät zu trennen.

Für den im Moment noch etwas umständlichen Vorgang statteten Iyer und seine Kollegen ihr Mobilgerät auf der Rückseite zunächst mit einem schmalen Empfänger aus. Dieser besteht hauptsächlich aus Solarzellen, die das Licht eines Nahinfrarot-Laserstrahls, der von einem Emitter in einigen Metern Entfernung ausgesendet wird, in elektrische Energie umwandeln, mit der dann wiederum der Akku des Smartphones geladen wird.

Der Ladevorgang gehe ähnlich schnell vonstatten wie bei der Verwendung eines USB-Kabels, schreiben die Wissenschaftler. Ein schmaler Laserstrahl könne bei einer Distanz von gut vier Metern eine Fläche von 25 Quadratzentimetern abdecken. Es sei jedoch auch möglich, den Radius zu vergrößern und so beispielsweise einen kleinen Tisch abzudecken, auf dem das Smartphone dann an beliebiger Stelle platziert und aufgeladen werden könne.

Der Laseremitter erkennt die Position des Smartphones dabei anhand hochfrequenter Piepser, die zwar von menschlichen Ohren nicht wahrgenommen werden können, dafür aber von den winzigen Mikrofonen des Emitters. Befindet sich das Gerät in der vom Laser abgedeckten Fläche, schaltet dieser sich ein und beginnt mit dem Ladevorgang.

Um ihr Verfahren möglichst wohnzimmertauglich zu machen, haben die Forscher Emitter und Receiver zudem mit einigen Sicherheitsfunktionen ausgestattet. So schaltet sich der Laser beispielsweise aus, sobald eine Person – oder ein Objekt – seinen Strahl zu kreuzen droht.

Dazu sendet der Emitter neben dem Strahl zum Laden des Smartphones noch vier weitere, deutlich schwächere Laserstrahlen aus. Diese „Guard Beams“ sind um den Hauptstrahl herum positioniert und werden von speziellen Reflektoren am Receiver wieder zum Emitter zurückgeworfen. Wird nun einer der Guard Beams unterbrochen, etwa weil sich eine Person nähert, schaltet sich der Emitter blitzschnell ab.

Aluminiumstreifen auf der Rückseite des Smartphones sorgen zudem dafür, dass überschüssige Wärme nach außen abgeführt wird. Auf diese Weise kann das Gerät theoretisch stundenlang von dem Laser geladen werden. Im Prinzip, so sagen die Wissenschaftler, ließe sich das Ladeverfahren auch auf andere Geräte wie Kameras, Tablets oder sogar Standcomputer anwenden.

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