Conexión de leds en nuestros barcos RC

Por Roberto Villaverde

Varios integrantes del club me han consultado sobre la correcta conexión de LEDS en nuestros modelos a fin de instalar la reglamentaria iluminación de los mismos. Nos referimos a los LEDS de alta iluminación.

Los LEDS tienen la ventaja de poseer muy bajo consumo, en la actualidad los hay de mucha intensidad de luz, generan muy poco calor. Como principal desventaja podemos citar su elevado coste (respecto de los LEDS comunes o "difusos") y la necesidad de limitar su corriente habida cuenta de lo fácilmente que se queman.

Nota: en adelante, tensión, voltaje o caida de tensión se refiere a lo mismo, como así también corriente o intensidad de corriente.

Básicamente podemos decir que los LEDS son un componente electrónico, concretamente, un diodo, o sea que permite el paso de la corriente en un solo sentido, con la característica que emite radiación electromagnética dentro del espectro visible (luz). Para encenderse, necesitan una tensión (voltaje) mínimo, pero una vez que permiten el paso de corriente, al casi no poseer resistencia interna, la corriente a través del LED no se limita y este puede quemarse fácilmente. Es ahi donde debemos hacer uso de otro componente electrónico, un resistor.

El objetivo de esta nota es la determinación del valor del resistor, o sea, resistencia, teniendo en cuenta el voltaje de alimentación y la tensión propia del led.

Yo sé que el lector está esperando una simple fórmula que les diga cuál es el resistor a utilizar y listo. Sin embargo, hay varios factores que hacen que debamos analizar un poco la situación. Hay LEDS de distintos tamaños y colores, y esto influye drásticamente (debido a capacidad de disipación y su composición química interna) en el voltaje y corriente que debemos contemplar en cada caso.

Más allá de las corrientes máximas que puedan soportar los LEDS, no debemos olvidarnos que a mayor intensidad de corriente mayor iluminación, pero tampoco es cuestión de convertir a nuestros modelos RC en arbolitos de navidad flotantes saturándolos de luces exageradamente potentes que lejos de cumplir con la reglamentación internacional de códigos de luces, violen la misma encandilando a otros timoneles.

Las luces básicas que deberíamos instalar en nuestros modelos motorizados (porque para el caso de embarcaciones desplazándose a vela hay otro código de luces) son: roja de babor, verde de estribor, blanca de mástil y blanca de popa. Recordemos que estas 4 luces llevan pantalla limitando su ángulo de apertura de visibilidad: 112,5 grados para las 2 de amura, 225 grados para la de mástil y 135 para la de popa. También hay códigos específicos adicionales para barcos operacionales (remolcadores, pesqueros, boyadores, etc.).

Además podemos contar con algún reflector con mayor intensidad de luz que obviamente limitaríamos en intensidad dentro del límite del LED.

Como les decia, los LEDS necesitan un voltaje determinado para funcionar, y mantienen dicho voltaje dentro de un rango de alimentación específico de mayor voltaje, quedando la diferencia de la caida de tensión en el resistor que limita la corriente. Aquí el esquema de conexión de un LED:

Donde V(A) es la tensión o voltaje de alimentación, R el resistor que limita la corriente.

La tensión de alimentación debe ser mayor que la del LED, puesto que hay una caida de tensión en el Resistor y en el LED; caso contrario, obtendríamos del mismo menor iluminación de la podria darnos. Desde ya, la tensión de alimentación resulta ser la suma de la tensión del resistor más la del LED. O sea:

V(A) = V(R) + V(LED)

Tensión de alimentación = tensión del resistor + tensión el LED

La fórmula para determinar la intensidad de corriente, según la ley de Ohm es:

Intensidad de corriente = tensión dividido resistencia

Como en nuestro circuito el LED y el resistor están conectados en serie, cada uno tiene su propia tensión (voltaje) pero a través de ellos circula la misma corriente. Basta con calcular la corriente del resistor para tener la del LED:

Corriente = tensión del resistor dividido resistencia (del resistor)

Pero como, según dijimos antes, V(A) = V(R) + V(LED), entonces V(R) = V(A) - V(LED), reemplazamos en fórmula anterior:

lo cual también nos da

Es decir, para una determinada tensión de alimentación V(A), para un LED de determinada tensión V(LED), si queremos determinada corriente I, esta fórmula nos da el valor de resistencia R que necesitamos.

Los LEDS blancos operan entre 3.5V y 4V, los verdes y los rojos en 2V aprox. Esto quiere decir que debemos alimentarlos con una tensión mayor (la direrencia es la que cae en el resistor!). Obviamente si no superamos o igualamos esa tensión en la alimentación estaremos operando el LED con menor ilumincación disponible, pero al menos esto hará muy difícil que se nos quemen.

Los LEDS blancos de 3 mm trabajan sin problemas hasta 0.010 A (amperes), o sea 10 mA. Los de 5 mm pueden tolerar 0.020 A (20 mA).

Los verdes de 3mm 0.010A (10 mA). Los rojos de 3mm son muy delicados y fáciles de quemar. Aconsejo no llegar a 0.010A (10 mA).

Quizá sea didáctico citar un ejemplo reciente, el sistema de iluminación de la lancha que estoy construyendo. Además de las de amura y popa, tendrá 2 reflectores, uno en proa y otro sobre el techo de cabina.

La alimentación la dará una bateria de Litio de 3.7V (los cálculos los hago para 3.8V para mayor tolerancia) extraida de un viejo celular convertido en su cargador. Lo ideal hubiese sido tal vez un minimo de 4V para obtener la iluminación máxima de los LEDS de reflectores, pero por razones del modelo en construcción opté por esta bateria. Recuerden al comprarlos preguntar cuál es la caida de tensión de los mismos. Igual, puede haber algo de dispersión en los procesos de fabricación.

Obviamente tuve que soldar cables y conector tanto en la bateria como en el celular:

Estas baterias tienen 3 pins, no solo el positivo y el negativo; el tercer pin es de control de carga y no debemos obviarlo, por eso lo tuv en cuenta tanto en la soldadura en el celular y en la bateria.

Estas baterias suelen ser de entre 800 y 900 mAh, y el celular suele cargarlas en una hora aproximadamente.. Dos de estas baterias, conectadas en serie, me dan los 7.4V con los que alimento una camioneta RC que tiene unas 2 horas de autonomia.

Aclaro que las intensidades deseadas de iluminación las obtuve experimentando con una fuente de tensión variable, desde 1.3Vhasta 15V. Obviamente me manejaba en el rango 1.3V - 4V midiendo la corriente con un amperímetro una vez obtenida la intensidad de luz para cada LED.
Para ello monté los 5 LEDS y sus resistores en una placa tipo "protoboard" que alimentaba con la bateria de 3.7V anteriormente citada:

Los valores de resistencia disponibles comercialmente son fijos, debemos optar por el más aproximado al resultado de los cálculos; mi consejo es optar por el valor inmediato mayor. Ejemplo de valores disponibles (en ohms): 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470, 560, 680, 820. El valor de potencia de los resistores es de 1/8 W (watt).

Fíjense, que la suma de la tensión del LED más la del resistor, da 3.8V que es la de alimentación. Y la corriente del LED es la tensión del resistor dividido la resistencia (valores aproximados).

Espero les resulte útil. La fórmula más arriba indicada que calcula el valor de R es la que se necesita, sabiendo la tensión de alimentación, la caida de tensión en el LED y la corriente que queremos limitar para el mismo.

Saludos

Volver