水中・プール用LEDライト基板：IP68準拠のポッティング基板、低電圧ドライバ、安全規格

水中照明は、照明業界全体の中でも最も厳しい防水対策が求められる分野です。プール、噴水、池の照明器具は、常に水中に沈められ、時には加圧された状態で、多くの場合、化学処理された水や塩水に浸かっています。しかも、電気は泳ぐ人が多い環境に供給されます。許容できない故障は2つあります。1つは電子機器への水の浸入、もう1つは電気が水に漏れることです。どちらも、基板の構造と保護方法によって決まります。

Highleap Electronicsは、多層基板の製造と基板組立をフル機能で行う工場です。完全密閉型の低電圧水中電子機器は、まさに当社のポッティングおよび防水ラインが必要とされる高度な製造工程です。当社は、ライトエンジン、低電圧ドライバ、およびあらゆるカラーコントロール基板を製造し、永久的な水中浸漬に耐えられるよう密閉処理を施します。このガイドでは、水中照明に求められる防水および安全設計、そして注文方法について説明します。より幅広いカテゴリーについては、当社のLED照明回路基板ページをご覧ください。

簡潔にお答えします。水中照明やプール照明は、電子機器への水の浸入を防ぎ、電気が水中に漏れないようにする必要があります。つまり、IP68規格に準拠した完全密閉型のライトエンジンと、低電圧SELV（通常12V）電源が必要です。Highleap Electronics社は、耐腐食構造、低電圧ドライバ、RGBWカラーコントロールを備えた完全密閉型の水中対応基板を製造・組み立てており、すべて密閉され、常時浸漬試験済みです。最小注文数量は1個で、24時間以内にお見積もりいたします。

水中照明が照明業界で最も難しいシーリング作業である理由

屋外照明のほとんどは雨に耐える必要があります。水中照明は恒久的な水没に耐えなければなりませんが、これはまた別の問題です。水は容赦なく、コーティングの小さな穴、配線の引き込み口の隙間、シールの微細な亀裂など、どんな小さな隙間でも、数ヶ月、あるいは数年かけて電子機器に侵入します。プールの水には金属を腐食させる塩素や塩分が含まれており、より深い場所に設置された照明器具は静水圧がかかり、あらゆる弱点から水を押し出します。

防水性の問題に加え、通常の照明器具では発生しない安全上の問題も存在します。それは、人が水中にいるということです。そのため、電気設計は人命に関わる重要な問題となり、低電圧動作と適切な絶縁が不可欠となります。したがって、水中照明は、完全な防水性と電気的安全性という2つの工学分野によって定義され、どちらも基板レベルおよび保護レベルで決定されるため、これは通常の照明器具の防水バージョンではなく、専門的な作業となります。

恒久的な水中浸漬のための防水処理とポッティング

ボードを常時水没させるための防水処理は、耐雨性を持たせることとは根本的に異なり、水中照明器具の成否を左右する重要な要素であるため、その方法を詳細に理解しておくことは重要です。

IP65だけでなく、IP68が必要です。侵入保護等級は、筐体がどれだけ水を遮断できるかを示します。IP65は噴流水に対する保護を意味し、屋外の壁面照明には十分です。水中照明器具にはIP68が必要です。これは、メーカーが指定する深さと時間で、1メートルを超える連続的な浸水に対する保護を意味します（プールの規格では、密閉されたアセンブリが長時間の浸水後も100 MΩ·cm程度の表面絶縁抵抗を維持することが求められます）。この等級は構造によって得られ、基板はその中核を成します。

• 完全封止／カプセル化 密閉された筐体だけに頼るのではなく、基板自体をポッティングコンパウンドで封入することで、筐体が破損しても電子部品は固体材料で密閉されたままになります。これが当社の製品の核心です。 防水PCB 水中設置器具の構造。
• ポッティングコンパウンドの選択 エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂はそれぞれ、硬度、熱伝導率、柔軟性、接着性においてトレードオフの関係にあります。どの材料を選択するかは、器具の熱負荷、水質、そして封止材が温度変化に応じて柔軟に変形する必要があるかどうかによって決まります。当社では、特定の材料にこだわるのではなく、用途に合わせて最適な材料を選定します。
• 配線とコネクタの挿入 ―最も一般的な漏水経路は、電源ケーブルの挿入部です。ケーブル挿入部が本体と同じくらい防水になるように、ポッティングと密閉されたグランドが設計されています。なぜなら、ケーブル挿入部から漏水があれば、完璧な筐体でも浸水してしまうからです。
• 空隙のないカプセル化 ―植え付け時の空気の隙間は水分を閉じ込め、弱点となるため、私たちは植え付け工程を管理することでそれらを排除します。

水中での圧力と熱。設計を左右するもう2つの要素があります。噴水、池、建築物など、より深い設備は、水深とともに上昇する静水圧にさらされるため、封止材は剥離することなくその圧力に耐えなければなりません。同時に、設計がそれをうまく利用すれば、水中にあることは熱的に有利です。水は空気よりもはるかに優れたヒートシンクであるため、封止材を通してハウジングに熱を伝導し、さらに水中に熱を伝導するコーティングされたエンジンは、同じ設備を空気中で稼働させるよりも低温で動作させることができます。ただし、封止材は断熱ではなく伝導性を持つように選択する必要があります。固体封止材を通して熱経路を適切に設計することは、まさに設計上の課題であり、水中エンジンが陸上エンジンとは異なる構造になっている理由の1つです。

シーリングは器具全体の特性であり、基板、ポッティング、ハウジング、ケーブル引き込み口などすべてが一体となって防水性を確保する必要があるため、基板の製造とポッティングを同一施設で行うことが、それらが一体の密閉システムとして設計されたことを保証する唯一の方法であり、後から組み立てて期待するだけの密閉性を保証する方法ではない。

水の低電圧電気安全

2つ目の重要な分野は電気安全であり、水泳者は水を共有するため、これは絶対に譲れない事項です。電気設備の設計全体は、危険な電圧を人から遠ざけることを基本としています。

SELV低電圧動作。水中照明やプール照明は、主電源電圧ではなく、安全超低電圧（通常12V、場合によっては24V）で動作します。規格では低電圧接触限界が定められており（米国NECでは、湿潤接触で15V AC RMSまたは30V DC。NEC第680.23条は水中照明器具を規定し、IEC 60364-7-702は国際的にプールを規定）、この限界値以下であれば、故障や水との接触があっても、電圧によって危険な感電が発生することはありません。これが基板設計の指針となります。

• 低電圧ライトエンジン ―LEDアレイはSELV電源で動作するように構成されており、主電源側の照明器具と比較してストリングと電流の設計が異なります。
• 絶縁型低電圧変換 — 安全絶縁トランスまたは絶縁トランス DC-DCコンバーター 低電圧照明器具を主電源から分離することで、電力網から水への電気的な経路を遮断します。この絶縁こそが安全バリアであり、設計段階での責任事項です。
• 運転手は乾いた状態で生活し、エンジンは湿った状態で生活する —ほとんどのシステムでは ドライバー 主電源からSELVへの変換回路は乾燥した遠隔筐体内に設置され、密閉された低電圧モーターのみが水没します。当社は両方の基板を製造し、それらの分割設計も行います。

保護装置と規格。低電圧以外にも、プールや噴水の設置は、地絡保護（北米ではGFCI、IECではRCD）や水周辺区域に関する電気規格によって規制されています。感電による溺死は、驚くほど低い交流レベルでも実際に起こりうる危険であるため、絶縁トランスを介して供給されるSELV認定照明器具は、低電圧二次側でGFCIが免除されることが多いにもかかわらず、絶縁と低漏洩は真剣に考慮されます。保護装置は設置の一部ですが、器具の基板設計はそれに適合している必要があります。つまり、低漏洩、適切な絶縁、そして水に通電するのではなく保護装置をきれいに作動させる故障動作が求められます。当社は、器具が構造的に安全であり、設置に必要な保護と互換性があるように、低電圧および絶縁アーキテクチャを設計しています。

だからこそ、水中照明は、単にシーラントを追加しただけの通常の照明として扱うことはできないのです。低電圧構成、絶縁バリア、および故障時の挙動は、最初から基板に組み込まれています。エンジンと変換／ドライバを一体的に製造することで、安全バリアが完全な状態であることが保証されます。各サプライヤーがそれぞれ相手が担当していると思い込んでいるような状況では、安全バリアが損なわれてしまうからです。

プール内または水中設備内の板

完全な水中照明システムは、水中と陸上に分かれた複数の照明ボードで構成されており、当社はそのすべてを製作します。

• 水中軽エンジン — 完全密閉型、低電圧 メタルコア LEDを搭載した基板は、IP68規格に準拠した防水・防塵性能を備えている。
• リモートドライバーとSELV変換 — 乾燥した場所に位置する ドライバー 水中エンジンに安全に電力を供給する、絶縁型低電圧変換回路を備えています。
• 色制御ボード — RGB/RGBW 照明器具の場合、色と効果を制御するコントローラー (多くの場合、ドライ ロケーション)。 高密度LED 複数のチャネルが関わる設計。
• ワイヤレスまたは有線制御 — アプリまたはパネルから制御されるプールシステムの場合、複数の照明器具を調整する制御インターフェース。

水中基板と陸上基板の分離、そしてそれらを接続する安全な低電圧接続は、設計上の決定事項であり、私たちは単一の協調システムとしてこの決定を下します。

RGB、RGBW、および色が変わるプールボード

色が変わる照明は、現代のプールや噴水照明の魅力の大きな部分を占めており、それによって選択肢が広がります。

• RGBおよびRGBWエンジン ―水中照明器具に密閉されたマルチチャンネルカラーミキシング。
• 対処可能な効果 ―チェイス、フェード、および同期した複数照明器具によるショーのために、個別に制御可能なLED。
• 均一な色の混合 ―チャンネルレイアウトは、水面とレンズを通して混ざり合った色が均一になるように設計されています。
• 協調制御 — カラーボードと ドライバー 全ての照明器具でエフェクトがスムーズに動作するように、一体的に設計されています。

カラー回路の電子部品は、ホワイトエンジンと同じIP68規格に準拠した防水・防塵性能を備えており、チャンネル数が増えたからといって性能が損なわれることはありません。

腐食、材料、および水中での熱

水の化学組成は不適切な材料を侵食するため、水中基板は腐食に耐えられるように設計されています。塩素処理されたプール水と海水はどちらも腐食を促進するため、耐腐食性仕上げ材を使用し、ガルバニックカップルの発生を避けるように設計し、さらにポッティングの下にPCBコンフォーマルコーティングを施して2つ目のバリアとしています。熱設計では、水をヒートシンクとして利用し、ポッティングを通してハウジングと周囲の水に熱を伝導させることで、適切に設計された水中エンジンは低温で動作します。材料、耐腐食性、水中での熱伝導経路はすべて、DFMレビュー中に水の種類に合わせて調整されます。

水中・プール用PCBの機能概要

下記の表は、当社が水中照明盤に提供する機能をまとめたものです。

無料のDFMレビューでは、シーリング、電圧、色構成が、器具の設置深度、水の種類、効果の要件に合わせて調整されます。

密閉型水中電子機器の製造工場が1つしかない理由

水中照明は、基板と封止材の間、筐体とケーブル引き込み口の間、モーターと防水バリアの間など、継ぎ目部分で不具合が発生します。これらの継ぎ目はすべて統合ポイントであり、まさにこれらの統合ポイントから、別々に調達された基板や外部委託の封止材によって水や電圧が漏れてしまうのです。

Highleap Electronicsは、水中エンジンとドライドライバーを自社で製造し、IP68準拠のポッティングを社内で行い、SELV絶縁を一体型の安全システムとして設計し、漏水試験を実施します。最小注文数量（MOQ）は1個ですので、量産前に製品の性能を検証できます。設置深度、水の種類、色の要件を当社のPCBアセンブリチームにお送りいただければ、24時間以内にお見積もりいたします。水中での熱設計とシーリングは、1つの作業として処理されます。隣接する湿潤場所向け景観照明器具については、景観照明用PCBのページをご覧ください。

注文方法 - ファイル、最小注文数量、納期

Highleap Electronicsで水中ボードやプールボードをご注文いただくには、設置場所の深さ、水の種類（塩素水、塩水、淡水）、色の要件をお知らせください。すべてのお見積もりには、無料の製造性設計（DFM）レビューが含まれており、最小注文数は1台からで、試作品の追加料金は一切かかりません。

送信するファイル

• プリント基板製造のみ — ガーバーRS-274Xファイル（すべての銅層、ソルダーマスク層、シルクスクリーン層）、エクセロンドリルファイル、メカニカル層の基板外形図、および基板、誘電体、銅箔厚、表面仕上げ、ソルダーマスクの色に関する製造メモ。
• PCBアセンブリ（PCBA） 上記に加えて、メーカーの部品番号と数量が記載された部品表、およびSMT部品のピックアンドプレース（重心）ファイルが必要です。
• ターンキーエレクトロニクス 上記に加え、ヒートシンクまたはハウジングの機械設計ファイル（STEP/DXF形式）、光学系またはレンズの詳細、ドライバまたは制御仕様、該当する場合はファームウェア、およびブランドまたはパッケージのアートワークが必要です。ファイルが不足している場合は、お手持ちのファイルをお送りください。弊社のエンジニアリングチームがDFMレビュー中に不足しているファイルを特定します。

最小注文数量と価格

• 最小注文数量は 1ユニット 製造と組み立ての両方において、試作品に対する違約金は発生しません。
• 数量割引は、10個、50個、100個、500個、1,000個以上の数量で適用されます。
• お客様のファイルは保管いたしますので、リピート注文の場合は設計費用の再見積もりは不要です。

納期

• PCB製造 ― 標準配送：5～7営業日、速達：24～48時間（配送可能状況によります）。
• PCBアセンブリ（PCBA） 部品調達を含めて7～12営業日。在庫のある部品表の場合は速達で5日。
• ターンキーモジュール ―通常、基材、保護方法、および量によって異なりますが、12～18営業日かかります。
• 納期はすべて見積書に記載されており、注文確認と書類承認から起算されます。

認証と規格：ISO 9001品質マネジメント、IPCクラス2およびクラス3の製造品質、すべての基板に対するAOIおよび機能テスト、X線、ICT、バーンインスクリーニングも利用可能です。40か国以上に発送し、完全な追跡機能を提供し、ご要望に応じてコンプライアンス文書を提供します。プールまたは水中LEDライトPCBについては、ウェブサイトの見積もりフォームからガーバーファイル、BOM、ポッティングに関する注記、防水要件、および目標数量を送信してください。Highleap Electronicsが、シーリング、熱、および組み立てのリスクを一緒に検討します。

プール・水中用LED基板に関するよくある質問

プールや水中照明は、どのIP規格に準拠して製造していますか？

IP68 ― 1メートルを超える深さおよび浸水時間に対する保護性能を備えています。この保護性能は、筐体が破損した場合でも電子部品が固体化合物で密閉された状態を保つよう基板全体をポッティングすることで実現しています。また、ケーブル引き込み口（最も一般的な漏水経路）を密閉し、空隙のないカプセル化も行っています。IP65 または IP67 は、水しぶきや浅い場所での使用にのみ適しており、常時水中に浸漬する場合は IP68 構造が必要です。

水中照明を水泳者にとって電気的に安全な状態に保つにはどうすればよいでしょうか？

水中照明器具を安全超低電圧（通常12V、場合によっては24V）で動作させ、安全トランスまたは絶縁型​​DC-DCコンバータで主電源から絶縁することで、SELVは安全を確保します。故障や水との接触があっても、SELVは危険な感電を引き起こすことはありません。主電源からSELVへの変換装置とドライバは通常、乾燥した遠隔筐体内に設置され、密閉された低電圧モーターのみが水中に浸されます。絶縁バリアと故障時の挙動を設計することで、照明器具は構造的に安全であり、設置に必要なGFCI/RCD保護にも対応します。

これらの板は塩素水や塩水に耐えられますか？

はい。当社では耐腐食性仕上げ材を使用し、水によって促進されるガルバニック腐食を回避する設計を行い、さらにポッティング材の下にコンフォーマルコーティングを施して第二のバリアとしています。ポッティング材は水質に合わせて選定されます。DFM（設計製造性）レビューの段階で、器具が塩素処理されたプール水、海水、淡水のいずれにさらされるかに応じて、材料と耐腐食性を調整します。

RGBWや色が変わるタイプのプール照明器具を製造していますか？

はい。当社では、白色照明器具と同じIP68規格に準拠したRGB、RGBW、およびアドレサブルカラーエンジンを製造しています。チャンネルレイアウトは、水とレンズを通して均一な色混合を実現するように設計されており、カラーコントロールボードは連携して動作するため、複数の照明器具間でエフェクトがスムーズに動作します。追加のカラーチャンネルも防水性を損なうことなく密閉されています。

水中にいると体温を下げるのに役立ちますか？

はい、設計でそれをうまく活用すれば可能です。水は空気よりもはるかに優れた放熱材なので、容器に熱を伝導させてハウジングから水中に放出するタイプの水中エンジンは、同じタイプのエンジンを空気中に設置した場合よりも低温で動作させることができます。ただし、これは封止材が断熱性ではなく伝導性を持つように選ばれ、固体封止材を通る熱経路が意図的に設計されている場合に限ります。当社では、水中での熱経路を設計段階で組み込んでおり、偶然に任せることはありません。