Hola Albatros, iba a intervenir en tu otro hilo, pero antes quería preparar y buscar algunas cosas que no podido hacer hasta ahora, así que lo haré ya en este hilo.
Entiendo que lo que quieres es montar una luz de navegación que lleve luz de tope y luces de costados, no sé exactamente si en un sólo conjunto, en dos (tope por un lado y costados por otro) o incluso en tres (tope, mas babor y estribor separadas), en cualquier caso te diría que tuvieras en cuenta un par de cosas:
- aunque no te preocupe el que las luces estén homologadas o no si que deberías al menos cumplir la normativa, tanto en alcance como en ángulos de visión (tope 225º y costados 112,5º) o al menos aproximarte en lo posible.
- si bien el alcance puedes de alguna manera controlarlo (aunque sea de manera experimental) poniendo más led's, los ángulos son más difíciles de cumplir si no utilizas un plafón (plástico) estándar que ya te los dé (salvo que quieras una luz todo horizonte, 360º que evidentemente es bien fácil de obtener).
- creo que esta es la razón fundamental por la que se utilizan LED's blancos incluso para las luces de los costados, si usas un plástico estándar vendrá ya con los plásticos de su color, rojo y verde, sea único o independiente para cada costado. Sólo en el caso de los que de origen están diseñados para LED's puede que tengan los plásticos transparentes y el color darlo con el de los LED's, pero me da la impresión de que estos serán difíciles de conseguir sin los LED's, que es precisamente lo que quieres hacer tú.
- en cualquier caso siempre podrás utilizar LED's rojos y verdes para cada costado, creo que los filtros, al ser o aproximarse al menos a su color de emisión no va a disminuir en demasía su intensidad útil. Aquí en España al menos ya hay muchos semáforos de LED y los colores rojo y verde no creo que se aparten demasiado de los exigidos en náutica así que problemática en sí, como temías, con los LED's verdes creo que no tiene por qué haber. Lo único tener en cuenta sus diferentes tensiones de polarización.
En resumen que, en mi opinión, puedes poner los LED's blancos o del color que se necesite, pero que es una complicación el no usar uns plásticos estandarizados que te den el ángulo. La conexión interna de tu bombilla LED la puedes hacer fija si te preocupa hacerlo por los contactos estándar tipo bombilla (con esto estoy completamente de acuerdo, la mayor parte de los fallos vienen del soporte de las bombillas).
En cuanto a la forma de controlar los LED creo que está muy claro que se debe hacer por corriente y no por tensión, si regulas por tensión siempre necesitarás una resistencia en serie con el LED (o LED's), más pérdidas, tener que adecuarte a los valores estandar de R, una R por LED (o línea de LED) etc... Solo en el caso de que optaras por alimentar los LED's directamente le veo sentido a regular en tensión (por ejemplo regulando a 3,3V para atacar directamente un LED blanco, o más LED's en paralelo, tienes que cuidar elegir el LED y seguramente disminuirás su vida últil pero se puede hacer).
Una problemática adicional que planteas es que no quieres complicarte la vida con la electrónica (nada de encapsulados SOT ni muchos pines etc...) . Podrías comprar hechos reguladores commutados de corriente, fijos a una cierta corriente, pero si quieres variar ésta tendrás que soldar/desoldar en SMD y parto de la base de que no. Con esto casi estás limitado a reguladores lineales de tres terminales. Por cierto que los lineales tienen la ventaja de emitir muchas menos EMI y también, en general, su robustez frente a los commutados.
También voy a partir de la base de huir de LED's de potencia, más dificiles de manejar por los requerimientos de disipación de calor y encapsulado, así que voy a suponer el diseño orientado al típico LED de 5 mm y unos 20 a 30 mA de corriente.
Una cosa que no he visto planteada por aquí hasta ahora es que cualquier regulador de tensión puede funcionar como regulador de corriente. Centrándonos por ejemplo en el que mencionabas en uno de tus posts (del otro hilo) el LM317:
como sabes es un componente de tres terminales; un pin de entrada (1), uno de salida (3) y uno más de referencia de tensión (2). Generalmente un LM317 se utiliza como regulador de tensión, pero convertirlo en generador de corriente es tan sencillo como conectarlo según la figura. Siendo Vr la tensión de salida del regulador (entre los puntos 3 y 2, Vr= V32), la corriente de salida a los LED's vendrá dada por Vr/Ri, en el LM317 Vr= 1,25V luego si queremos, por ejemplo, 125 mA en los LED's Ri= 1,25/0,125= 10 Ohmios. Realmente, para ser exactos, a esta corriente hay que sumarle la de polarización del propio regulador, que en el caso del LM317 es del orden de 100 uA y podemos despreciar a todos los efectos.
Con cualquier otro regulador fijo el cálculo sería el mismo cambiando la tensión de referencia por la del regulador, otro adecuado sería, de la misma serie que el mencionado por pipigua anteriormente, pero el BA03T (salida 3 V) Ri= 3/0,125= 24 Ohmios para los mismos 125 mA.
En cualquiera de estos casos, lo que debemos tener en cuenta para el diseño es: uno, cuantos LED's podemos poner para la mínima tensión de batería esperada, y dos cuanto calor debe ser capaz de disipar el circuito para la máxima tensión esperada.
Para el primer caso tenemos que tener en cuenta las caídas de tensión en el circuito que podemos soportar para que el regulador cumpla su función. La primera es una tensión (que llamamos de dropout) mínima que debe haber entre la entrada y salida (1 y 3 en la fig.), en el caso del LM117 es <2,5 V para I máx. y aprox 1,5 V para 100 mA, pongamos 2 V. la segunda caída de tensión es la propia del regulador, 1,25 V para el LM. Es decir un total, Vc= 2+1,25, de unos 3,25 V. Para el SO03T sería: 0,5+3= 3,5 V.
Entonces tendríamos, para una tensión mínima de batería de 11 V por ejemplo, Vd= Vm-Vc= 11-3,25= 7,75 V la tensión disponible en los LED's. Si utilizamos diodos blancos, con tensión de polarización de aprox. Vf=3,5 V podremos poner en serie Vd/Vf= 7,75/3,5= 2,2, es decir dos LED's blancos como mucho. Si hacemos ahora la cuenta al revés tendremos regulación hasta un mínimo de 2x3,5+3,25= 10,25V en la batería.
El otro límite lo tenemos por la potencia a disipar (en forma de calor) a la máxima tensión de entrada. Pongamos Vbat= 15 V, en el circuito tendrán que caer: 15-1,25-2x3,5= 6,75 V, P= IxV= .125x6,75= 0,85W, estamos todavía por debajo del límite de 1W de un encapsulado TO-220 sin disipador adicional. Con esto podríamos alimentar 5 grupos en paralelo cada uno de dos LED's blancos, 5x2= 10 LED's, cada LED a 25 mA.
Ya sabemos que cada tipo de LED, fundamentalmente por su color, tiene su propia tensión, habría que rehacer los cálculos y obtendríamos hasta 4 LED's rojos o hasta tres verdes, con tensiones supuestas de 1,6 y 2,4 V respectivamente. Para el caso anterior podríamos alimentar 20 LED's rojos ó 15 verdes, cada uno con 25 mA de corriente.
Hoy en día hay un montón de tipos de reguladores de tensión lineales del tipo LDO (baja tensión de dropout que es una de las cosas que nos interesa), deben además, para utilizarlos como reguladores de corriente tener su Vref lo más baja posible y también su corriente de polarización interna. El caso es que si además exigimos un encapsulado
manejable, las posibilidades se reducen en gran manera ya que una gran parte está orientada al mercado móvil, con encapsulados tipo SMD.
Quizás lo más adecuado que he visto en cuanto a sencillez y demás es el componente que represento en los montajes para diodos LED's rojos y verdes en la figura. Me refiero al marcado NSI45020 (ON Semiconductor), es un regulador lineal de solo dos terminales que constituye una fuente de corriente (aunque lo haya representado por un diodo enmarcado), lo hay al menos para corrientes fijas de 20 mA (el referido) y también para 25 y 30 mA, maneja tensiones hasta 40 V, con mínimo del orden de unos 3,5 V (esta Vf sería el equivalente a la tensión de caída= Vdropout+Vreg que vimos antes). El encapsulado es tipo SMD, pero al ser solo dos patillas creo que se puede considerar todavía como manejable. El precio parece bastante reducido (7 centavos para 3.000 uds) por lo que, aunque la corriente manejada obliga a poner uno en cada rama serie, parece factible en cuanto a precio. Por lo demás, el tener independizada la regulación por ramas es la situación ideal de cara a fallos (corto o circuito abierto) en los LED's y también para no necesitar un mínimo de selección.
Ya nos dirás si te decides a hacer algo.
Saludos
PD. Por cierto Ricardo.C, ese circuito del zener necesita urgentemente de una resistencia que absorba las diferencias de tensión por encima de la del zener, si no no le auguro mucha vida a éste.