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Circuit intégré de récupération d'énergie pour l'éclairage intérieur : comment alimenter l'IoT à partir de 50 Lux
2026/10/19 
Un CI de récupération d'énergie C'est ce qui rend l'énergie solaire intérieure pratique. L'éclairage des bureaux et des maisons ne fournit que des microwatts à une petite cellule photovoltaïque (PV), et un convertisseur DC-DC standard peut consommer plus que cela simplement pour rester allumé. Un récolteur dédié démarre à quelques centaines de millivolts, suit le meilleur point de fonctionnement de la cellule et stocke chaque microwatt dans une batterie.
Dans cet article, vous apprendrez :
- Pourquoi la lumière intérieure est une source d'énergie très différente de la lumière du soleil
- Quels matériaux photovoltaïques conviennent aux conditions de faible luminosité
- Les trois problèmes de gestion de l’énergie que la récolte en intérieur doit résoudre
- Comment les circuits intégrés de récupération d'énergie ET95640 et ET9PW64 d'ETEK y répondent
Qu'est-ce qu'un circuit intégré de récupération d'énergie ?
Un circuit intégré de récupération d'énergie est une puce de gestion de l'énergie qui extrait l'énergie des sources ambiantes telles que la lumière intérieure ou les générateurs thermoélectriques (TEG). Il démarre à froid à partir d'une très basse tension, convertit l'énergie efficacement, charge un élément de stockage et fournit un rail régulé aux capteurs, aux microcontrôleurs et aux radios.
Pourquoi la lumière intérieure est difficile à récolter
Deux à trois ordres de grandeur en moins de lumière
La lumière solaire extérieure atteint généralement 10 000 à 100 000 lux. Les espaces intérieurs n'offrent généralement que 50 à 1 000 lux. Avec la même surface cellulaire, l’énergie disponible à l’intérieur peut être des centaines, voire des milliers de fois inférieure.
Un spectre plus étroit et plus pointu
La lumière du soleil s'étend de l'ultraviolet à l'infrarouge. Les sources intérieures sont concentrées dans la bande visible (environ 400 à 700 nm) :
- Lampes fluorescentes : pics nets, par exemple proches de 546 nm et 611 nm
- LED blanches : un fort pic bleu proche de 450 nm plus une large bande de phosphore
- Lampes à incandescence : proche du rayonnement du corps noir, la majeure partie de l'énergie étant perdue sous forme infrarouge
La cellule photovoltaïque reçoit donc une lumière faible avec un spectre uniquement visible, et l'étage de puissance situé derrière doit gérer les deux.
Quels matériaux photovoltaïques fonctionnent le mieux à l’intérieur ?
Un photon génère une paire électron-trou uniquement si son énergie dépasse la bande interdite du matériau. La lumière visible à l’intérieur correspond à environ 1,77 à 3,10 eV, donc les matériaux à bande interdite plus large y correspondent mieux.
| Matériel | Bande interdite (eV) | Efficacité intérieure | Remarques |
|---|---|---|---|
| Silicium amorphe (a-Si) | 1.7–1.8 | Moyen | Mature, à faible coût |
| Silicium cristallin (c-Si) | ~1.12 | Faible | Fort en extérieur ; faible tension en circuit ouvert à l'intérieur |
| PV organique (OPV) | 1,5–2,0 (réglable) | Moyen | Flexible, semi-transparent ; la stabilité est encore à prouver |
| Pérovskite | 1,5–1,6 (réglable) | Haut | Bande interdite réglable, traitement à basse température |
Les cellules pérovskites semblent particulièrement prometteuses. Les cellules d'intérieur en pérovskite de laboratoire ont atteint des efficacités de conversion de puissance bien supérieures à 30 % sous un éclairage LED (généralement testées à près de 1 000 lux), avec des résultats évalués par des pairs allant d'environ 32 % à plus de 40 %. Un 2025 Nature examine les technologies propres enquête sur le photovoltaïque intérieur et une étude 2024 Sciences de l'énergie et de l'environnement (44,72 % sous un éclairage intérieur) documentent tous deux cette plage de performances. Pourtant, même la meilleure cellule ne résout que la moitié du problème.
Trois problèmes qu'un circuit intégré de récupération d'énergie doit résoudre
1. La puissance récoltée est infime
Une petite cellule photovoltaïque intérieure peut fournir seulement des microwatts à des dizaines de microwatts. Les convertisseurs conventionnels consomment souvent des centaines de microwatts de puissance au repos. Dans ce cas, la puce consomme plus que ce que la cellule produit.
L’approche d’ETEK : un circuit de démarrage à froid intégré fonctionne à partir de 275mV. L'ET95640 démarre à partir de 275 mV / 5 µW et l'ET9PW64 à partir de 275 mV / 2 µW. Sur l'ET95640, le courant de repos côté batterie (typ., TA = 25°C) est 400 nA avec SYS désactivé en mode décharge (IBAT1) et 350 nA avec SYS désactivé après la charge (IBAT2) ; avec SYS activé, les chiffres montent à 650nA / 550nA.
2. La tension d'entrée continue de bouger
La lumière intérieure varie d'environ 50 lux dans un couloir à 10 000 lux à côté d'une fenêtre. La tension en circuit ouvert (COV) d’une cellule peut varier de plus de 100 mV, approchant 1 V sur quatre cellules en série. Un point de fonctionnement fixe gaspille de l’énergie la majeure partie de la journée.
L’approche d’ETEK : un étage boost charge la batterie tout en régulant la tension d’entrée de la moissonneuse, de sorte que la source ne s’effondre jamais. Le suivi Power Point maximal (MPPT) est proposé sous deux formes dans toute la famille : à tension fixe régulation (ET95640, ET9PW64, ET9504XXX définissent VPV_CELL,REG via des broches, généralement 0,25 à 3,2 V) et Fraction COV adaptative suivi (ET95641 et ET9PW65). Sur les pièces adaptatives, MPPT_R[2:0] sélectionne les ratios VMPPT/VOC de 35 %, 50 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 % ou 90 %, et le CI échantillonne périodiquement les COV. Jusqu'à 110 mA peuvent être extraits de la source.
3. L’énergie doit être stockée et libérée à la demande
La récolte est lente et continue, mais les capteurs et les radios Bluetooth consomment de l'énergie par rafales. Le système a besoin d'un stockage sûr et d'un rail de sortie efficace.
L’approche d’ETEK (ET95640) :
- Protection sélectionnable contre les surcharges et les décharges excessives pour les cellules LiC, Li-ion et LiPo
- Paramètres de tension de la batterie entre 2,4 V et 4,4 V
- Sortie Buck avec un rendement supérieur à 90 % et jusqu'à 135 mA (ET9PW64 : jusqu'à 120 mA)
- Chargeur linéaire 5 V avec modes précharge/CC/CV lorsqu'aucune lumière n'est disponible
- Mode d'expédition avec une fuite de batterie inférieure à 10 nA
- Configuration par GPIO
Présentation de la famille de circuits intégrés de récupération d'énergie ETEK
| Fonctionnalité | ET95640 | ET9PW64 |
|---|---|---|
| Démarrage à froid | 275mV / 5µW | 275 mV / 2µW |
| Max. courant provenant de la moissonneuse | 110mA | 110mA |
| Efficacité de l'argent | >90% | >90% |
| Courant de sortie Buck | Jusqu'à 135 mA | Jusqu'à 120 mA |
| chargeur linéaire 5V | Oui | Oui |
| Fuite en mode expédition | <10 nA | <10 nA |
| Emballer | QFN24 (4 mm × 4 mm) | QFN24 (4 mm × 4 mm) |
| MPPT | Tension fixe (0,25-3,2 V) | Tension fixe (0,25-3,2 V) ; optimisé pour la pérovskite |
La famille plus large, selon le sélecteur de produits chinois d'ETEK et les fiches techniques individuelles :
| Partie | MPPT | Positionnement | Emballer |
|---|---|---|---|
| ET95640 | Fixe 0,25–3,2 V | Abatteuse polyvalente | QFN24 4×4 |
| ET95641 | Adaptatif 35 % à 90 % des COV | Frère adaptatif MPPT de l'ET95640 | QFN24 4×4 |
| ET9PW64 | Fixe 0,25–3,2 V | Optimisé pour les panneaux solaires en pérovskite | QFN24 4×4 |
| ET9PW65 | Adaptatif 35 % à 90 % des COV | Optimisé pour la pérovskite + MPPT adaptatif | QFN24 4×4 |
| ET9504XXX | Fixe 0,25–3,2 V | Pièce compacte à option fixe | DFN10 3×3 |
Applications typiques
- Maison intelligente : capteurs sans fil, thermostats, serrures de porte intelligentes
- Automatisation des bâtiments : capteurs de lumière, détection de présence, surveillance CVC
- Appareils portables : recharge auxiliaire pour montres intelligentes et bracelets de santé
- Nœuds IoT : détection sans fil et enregistrement de données sans entretien
- Étiquettes électroniques : étiquettes électroniques de rayon (ESL), suivi logistique
- Appareils grand public : télécommandes, claviers sans fil
Pour une vue au niveau du système, consultez notre article précédent sur La solution de récupération d'énergie d'ETEK pour l'IoT basse consommation.
Foire aux questions
Pourquoi ne puis-je pas utiliser un convertisseur DC-DC standard avec une cellule solaire intérieure ?
La plupart des convertisseurs standard nécessitent une tension de démarrage plus élevée et consomment plus d’énergie au repos qu’une cellule intérieure ne peut en fournir. Un circuit intégré de récupération d'énergie dédié tel que l'ET95640 démarre à froid à 275 mV et ne consomme que des centaines de nanoampères, de sorte que l'énergie récupérée atteint la batterie au lieu d'être perdue dans le convertisseur.
Quel est le niveau de lumière minimum pour qu’un circuit intégré de récupération d’énergie fonctionne ?
Cela dépend de la taille et du matériau de la cellule photovoltaïque, et pas seulement du circuit intégré. Les fiches techniques précisent le démarrage à froid en termes électriques : 275 mV et 2 à 5 µW de la source. Un article d'application ETEK décrit également le démarrage à froid à 275 mV / inférieur à 50 lux pour les cellules a-Si, OPV et pérovskite avec la famille ET95640/ET95641. Le chiffre en lux est un guide d'application lié aux cellules typiques ; les conditions de démarrage garanties restent les limites électriques indiquées dans la fiche technique.
L'ET95640 peut-il récupérer l'énergie des générateurs thermoélectriques ?
Oui. L'ET95640 est conçu pour les sources CC à haute impédance, notamment les cellules photovoltaïques et les générateurs thermoélectriques (TEG). Son entrée boost régulée empêche la source de s'effondrer, tandis que la gestion de batterie intégrée et la sortie abaisseur alimentent efficacement la charge.
Quel circuit intégré de récupération d'énergie ETEK dois-je choisir ?
Choisissez l'ET95640 pour une sortie abaisseur jusqu'à 135 mA avec un démarrage à froid de 5 µW et un MPPT fixe. Choisissez l'ET9PW64 lorsque la source est plus faible (démarrage à froid 2µW) ou lorsque vous avez besoin d'un optimisé pour la pérovskite partie fixe MPPT. Préférez ET95641 ou ET9PW65 lorsque le MPP de la cellule se déplace avec la lumière et que vous avez besoin d'un suivi adaptatif de 35 % à 90 % de COV (ET9PW65 si le panneau est en pérovskite). Pour ET9504XXX ou une combinaison personnalisée d'options batterie/SYS, partagez votre cellule photovoltaïque, votre type de batterie et votre profil de charge avec ETEK.
Conclusion : faire de l'éclairage intérieur une source d'énergie fiable
La lumière intérieure est disponible presque partout où des appareils IoT sont déployés, mais elle ne fournit que des microwatts. Le bon circuit intégré de récupération d'énergie transforme cela en énergie fiable en démarrant à 275 mV, en suivant un point d'alimentation en mouvement et en gérant le stockage avec des pertes de l'ordre du nanoampère.
👉 Explorez le Gamme de produits de récupération d'énergie ETEK et téléchargez le Fiche technique ET95640
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