王世栩 陸永麗 湯燕燕 金嘉麟

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 201114）

引言

放鞭炮是中華民族傳統(tǒng)習(xí)俗，已有兩千多年歷史，特別是春節(jié)期間，這聲聲爆竹寄托了勞動人民一種祛邪、避災(zāi)、祈福的美好愿景。然而隨著社會文明和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境污染已經(jīng)到了刻不容緩的階段，保護(hù)地球環(huán)境的意識在增強(qiáng)，許多城市出臺了各種限制鞭炮燃放的規(guī)定，于是電子鞭炮悄然而生并快速發(fā)展。

1 產(chǎn)品概述

按照工作原理，電子鞭炮產(chǎn)品可分為錄音式和雷電式兩種，錄音式電子鞭炮是通過將鞭炮聲音提前錄制并適時(shí)通過揚(yáng)聲器播放，而雷電式電子鞭炮是利用高壓放電的原理，通過多諧振蕩升壓產(chǎn)生雷暴聲音并發(fā)出閃光，其工作電壓達(dá)到一千伏以上。電子鞭炮產(chǎn)品分類見表1。

按照供電方式，電子鞭炮產(chǎn)品可分為交流供電、可充電電池供電和干電池供電三種形式。由于電池電量有限，導(dǎo)致產(chǎn)品使用時(shí)間較短，因此目前市場上較為常見的是交流供電和可充電電池供電的電子鞭炮。其中可充電電池供電產(chǎn)品大多使用鋰離子電池，電池本身及其充電器的質(zhì)量是決定產(chǎn)品優(yōu)劣的重要因素。

以交流供電的雷電式電子鞭炮為例，其電路基本由開關(guān)、溫控器和炸頭三部分組成。其中炸頭電路是產(chǎn)品的核心結(jié)構(gòu)，由整流電路、濾波電路、升壓電路和強(qiáng)磁空爆機(jī)構(gòu)組成。輸入的220 V工頻交流電通過整流和濾波轉(zhuǎn)化成直流電進(jìn)入升壓電路，升壓電路在次級高壓線圈感應(yīng)出高達(dá)千伏的高頻脈動電壓送至強(qiáng)磁空爆機(jī)構(gòu)，通過電極擊穿空氣放電，從而產(chǎn)生模擬鞭炮的聲光效果。炸頭電路可以安裝在主體或炮筒上。

為了最大限度的模擬傳統(tǒng)鞭炮的燃放效果，一些電子鞭炮產(chǎn)品還會使用熱敏電阻對開關(guān)管進(jìn)行控制，當(dāng)用戶將點(diǎn)燃的火柴或香煙等熱源接觸產(chǎn)品的引線部分時(shí)，其后的熱敏電阻因受熱而發(fā)生阻值變化，從而導(dǎo)通炸頭結(jié)構(gòu)，給用戶極為逼真的使用感受。另外，許多電子鞭炮產(chǎn)品還配有裝飾用的燈串，這部分往往通過限流電阻由交流電源直接供電。

2 行業(yè)概況

電子鞭炮類產(chǎn)品主要生產(chǎn)季節(jié)在春節(jié)期間，行業(yè)整體規(guī)模較小，多數(shù)為中小型企業(yè)以及作坊式工廠，分布于廣東省、江西省、浙江省及天津市。電子鞭炮產(chǎn)品主要銷售于網(wǎng)絡(luò)電商如淘寶、天貓、京東等以及批發(fā)市場。

電子鞭炮產(chǎn)品生產(chǎn)門檻不高，行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)各異，主要可以分為三類：第一類是主營雷電式產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，這是電子鞭炮市場占有率最高的產(chǎn)品和企業(yè)類型，銷量較大；第二類是主營電池供電產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)；第三類是作坊式或小型的生產(chǎn)企業(yè)。前兩類企業(yè)雖然企業(yè)規(guī)模較大，但是由于企業(yè)早期不了解基本的電氣安全要求，產(chǎn)品質(zhì)量也較為低下，未來有望在經(jīng)過專業(yè)機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)整改后提高產(chǎn)品質(zhì)量；最后一類作坊式企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品由于價(jià)格低廉，也占據(jù)了市場一定的市場份額，這類產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)極高。

隨著大城市的環(huán)境污染的加重，未來大型城市對于傳統(tǒng)鞭炮的限制將逐步嚴(yán)格，也在一定程度上促使了電子鞭炮的發(fā)展，因此未來電子鞭炮的需求是較大的。

表1 電子鞭炮產(chǎn)品分類

3 標(biāo)準(zhǔn)狀況

目前國內(nèi)外沒有專門的針對電子鞭炮的國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。上海市信息家電行業(yè)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)：T/SIAA 002-2018《電子鞭炮的安全》在2018年9月1日開始實(shí)施，可以作為電子鞭炮安全規(guī)范的一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對于電子鞭炮的標(biāo)志和說明、對觸及帶電部件的防護(hù)、輸入功率和電流、發(fā)熱、工作溫度下的泄漏電流和電氣強(qiáng)度、耐潮濕、泄露電流和電氣強(qiáng)度、非正常工作、機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、內(nèi)部布線、元件、電源連接和外部軟線、外部導(dǎo)線用接線端子、接地措施、螺釘和連接、電氣間隙、爬電距離和固態(tài)絕緣、耐熱和耐燃等項(xiàng)目對電子鞭炮產(chǎn)品進(jìn)行安全評估。

另外該類產(chǎn)品屬于家用電器產(chǎn)品，因此可參考使用家用電器及類似產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》考核，而且無論是信息類產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)GB 4943.1-2011《信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求、音視頻類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》、GB 8898-2011《音頻、視頻及類似電子設(shè)備 安全要求》、家用電器類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》，還是燈串安全標(biāo)準(zhǔn)GB 7000.9-2008 《燈具 第2-20部分:特殊要求 燈串》，其電氣安全檢測方法與要求等考核方式上是統(tǒng)一的。

4 電子鞭炮產(chǎn)品的主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析

市場中的電子鞭炮多數(shù)沒有安全防護(hù)的設(shè)計(jì)理念，僅有少部分品牌企業(yè)在說明書中進(jìn)行了防觸電的警告說明。為了節(jié)省成本，電子鞭炮的裝配工藝都較為簡單松散，使用的絕緣材料、關(guān)鍵零部件等達(dá)不到絕緣要求，消費(fèi)者在沒有相應(yīng)安全知識的情況下使用，存在極大的觸電風(fēng)險(xiǎn)。

4.1 雷電式電子鞭炮安全風(fēng)險(xiǎn)

目前市場上，為了迎合消費(fèi)者的喜好，達(dá)到更加逼真的鞭炮燃放的效果，無論是交流供電、可充電電池供電的電子鞭炮，產(chǎn)品大多都設(shè)計(jì)為雷電式，那么這就對產(chǎn)品的安全設(shè)計(jì)提出了相對更高的要求。針對雷電式炸頭電路的兩種安裝方式，一是安裝在主體上，那么保護(hù)外殼的格柵尺寸過大，二是安裝在炮筒上，那么如果從主體連接到炮筒的電線僅為單層絕緣，都會增加人體直接接觸危險(xiǎn)帶電部件的風(fēng)險(xiǎn)。炸頭電路保護(hù)外殼的機(jī)械強(qiáng)度如果不夠，也同樣會增加風(fēng)險(xiǎn)。如燈串接插件等可觸及零部件未使用雙重或加強(qiáng)絕緣要求的（如圖1）和電子鞭炮內(nèi)部電源印制板未區(qū)分初次級，變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未滿足加強(qiáng)絕緣要求（如圖2）等也都會對用戶在使用過程中造成觸電危害。

4.2 便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池安全風(fēng)險(xiǎn)

鋰電池電解液主要是由有機(jī)溶劑組成的，為可燃物。還存在一些添加劑比如無機(jī)鹽LiPF6。不同廠家電解液配比存在差異。鋰電池內(nèi)部的隔膜是一種特殊的復(fù)合膜，可以讓離子有序安全地從一級游到另一級，但卻是電子的絕緣體。

當(dāng)鋰離子電池經(jīng)過長時(shí)間充電并導(dǎo)致過充時(shí)，鋰電池負(fù)極無法嵌入更多的鋰離子，導(dǎo)致鋰離子在負(fù)極表面以金屬鋰析出，造成枝晶鋰現(xiàn)象的出現(xiàn)，容易刺破隔膜。此外，電池受到外力擠壓、穿刺、高溫等也會導(dǎo)致隔膜破裂。隔膜的破裂會使鋰電子瞬間釋放出巨大的熱量，最終擠爆電池。同時(shí)，鋰電池的正極材料在高溫下結(jié)構(gòu)會受溫度影響發(fā)生改變而生成氧氣。當(dāng)“溫度上升、存在易燃物、存在氧氣”這三大燃燒條件都具備時(shí)，爆炸起火的概率就急劇上升。

4.3 電子鞭炮燈串的安全風(fēng)險(xiǎn)

燈串組件作為電子鞭炮的發(fā)光部分，目的是為了營造鞭炮爆炸發(fā)光的效果，但制造商往往忽略了燈串的標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性。燈串上所用的絕緣材料易燃，缺乏阻燃成分，當(dāng)遇到接觸電阻增大、短路故障、甚至外來的明火，則會引燃絕緣材料，而燈串經(jīng)常會盤放在一些裝飾物附近，這樣的話極易產(chǎn)生明火的危險(xiǎn)。連接燈串的部分如果未使用足夠機(jī)械強(qiáng)度，足夠截面積，足夠絕緣層的導(dǎo)線，在使用過程中，燈串的絕緣層易造成損壞。從而引發(fā)短路、觸電的危險(xiǎn)。

4.4 充電器

電子鞭炮的電池充電器作為交直流變壓的設(shè)備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和變壓器需達(dá)到一定的電氣強(qiáng)度安全和相關(guān)的電氣絕緣要求，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需初、次級區(qū)分，電氣間隙和爬電距離應(yīng)滿足最小尺寸要求。如果電池充電器印制板未區(qū)分初次級，變壓器結(jié)構(gòu)未滿足加強(qiáng)絕緣要求（如圖3），容易引發(fā)觸電風(fēng)險(xiǎn)。如果充電器質(zhì)量不過關(guān)，用戶在使用時(shí)缺乏安全保障。

4.5 電子鞭炮外殼機(jī)械強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)

對于帶危險(xiǎn)電部件的外殼，需要能承受一定力的沖擊，如果生產(chǎn)商采用了較劣質(zhì)的材料，電子鞭炮的外殼無法在受到外力的作用下起到保護(hù)作用，使得帶危險(xiǎn)電的部件外露且易觸及，用戶在使用過程中就會受到觸電的風(fēng)險(xiǎn)（如圖4）。

4.6 電子鞭炮產(chǎn)品的插頭多數(shù)為非標(biāo)產(chǎn)品

圖1 未使用雙重或加強(qiáng)絕緣要求的燈串

圖2 電源印制板未區(qū)分初次級

圖3 電池充電器印制板未區(qū)分初次級

插頭尺寸或型式不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求導(dǎo)致的電擊危險(xiǎn)、發(fā)熱危險(xiǎn)。插頭尺寸或型式主要包括以下參數(shù)：兩極厚度、插銷是否開孔、插銷是否為圓柱形、兩極寬度、兩極長度、兩極端頭半徑、插銷到插頭邊緣距離、L-N插銷中心距離等，直插式設(shè)備的插頭尺寸和型式應(yīng)符合GB/T 1002《家用和類似用途單相插頭插座 型式、基本參數(shù)和尺寸》的要求。如果插頭尺寸不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求或者使用他國的非國標(biāo)插頭（如圖5），其與我國標(biāo)準(zhǔn)插座不匹配，在與電網(wǎng)電源輸入插座耦合過程中，容易造成插座與插腳接觸點(diǎn)接觸不良發(fā)熱，并且容易產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。

5 產(chǎn)品改進(jìn)建議

1）制造商在研發(fā)過程中應(yīng)考慮到對于產(chǎn)品危險(xiǎn)電壓電路的絕緣保護(hù)要求, 盡可能選用符合國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的電源適配器產(chǎn)品,初次級間使用符合絕緣要求的隔離變壓器等。同時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)也可以參考通用電子電器產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)來完善自己產(chǎn)品的安全指標(biāo)。

圖4 危險(xiǎn)零部件沖擊測試后外露

圖5 非國標(biāo)插頭

2） 制造商應(yīng)選用符合安全要求的零部件，如耐受機(jī)械沖擊、電源內(nèi)符合加強(qiáng)絕緣或雙重絕緣要求的變壓器和電容等，同時(shí)也應(yīng)使用符合國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)尺寸的插頭和電源軟線，對于帶危險(xiǎn)電壓的電線規(guī)格應(yīng)符合雙重絕緣要求。

3） 制造商應(yīng)在說明書中，詳細(xì)介紹產(chǎn)品的正確使用方式。并且在醒目位置警告消費(fèi)者防觸電、防濺水的說明，應(yīng)有不能在有產(chǎn)生“粉塵爆炸”危險(xiǎn)的場所使用等的警告說明。同時(shí)在產(chǎn)品本體上施加產(chǎn)品銘牌，標(biāo)明產(chǎn)品名稱、商標(biāo)、供電信息、生產(chǎn)企業(yè)信息等，以便于在外包裝破損或丟失等情況下讓使用者清楚知道產(chǎn)品的相關(guān)重要信息。

6 結(jié)論

伴隨著市場需求的增大,各企業(yè)對電子鞭炮產(chǎn)品的不斷更新和升級，各類新式的電子鞭炮產(chǎn)品不斷誕生，無論產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如何變化，產(chǎn)品的質(zhì)量安全性至關(guān)重要，在目前用戶需求逐步上升的情況下，建議國家出臺對應(yīng)的產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)，這樣，生產(chǎn)企業(yè)都能依據(jù)統(tǒng)一的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，建立完善的質(zhì)量管控程序，保障產(chǎn)品的使用安全。