電子鞭炮產品的質量安全風險分析

王世栩 陸永麗 湯燕燕 金嘉麟

（上海市質量監督檢驗技術研究院 上海 201114）

引言

放鞭炮是中華民族傳統習俗，已有兩千多年歷史，特別是春節期間，這聲聲爆竹寄托了勞動人民一種祛邪、避災、祈福的美好愿景。然而隨著社會文明和科學技術的發展，環境污染已經到了刻不容緩的階段，保護地球環境的意識在增強，許多城市出臺了各種限制鞭炮燃放的規定，于是電子鞭炮悄然而生并快速發展。

1 產品概述

按照工作原理，電子鞭炮產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通過揚聲器播放，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生雷暴聲音并發出閃光，其工作電壓達到一千伏以上。電子鞭炮產品分類見表1。

按照供電方式，電子鞭炮產品可分為交流供電、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，導致產品使用時間較短，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品大多使用鋰離子電池，電池本身及其充電器的質量是決定產品優劣的重要因素。

以交流供電的雷電式電子鞭炮為例，其電路基本由開關、溫控器和炸頭三部分組成。其中炸頭電路是產品的核心結構，由整流電路、濾波電路、升壓電路和強磁空爆機構組成。輸入的220 V工頻交流電通過整流和濾波轉化成直流電進入升壓電路，升壓電路在次級高壓線圈感應出高達千伏的高頻脈動電壓送至強磁空爆機構，通過電極擊穿空氣放電，從而產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鞭炮的燃放效果，一些電子鞭炮產品還會使用熱敏電阻對開關管進行控制，當用戶將點燃的火柴或香煙等熱源接觸產品的引線部分時，其后的熱敏電阻因受熱而發生阻值變化，從而導通炸頭結構，給用戶極為逼真的使用感受。另外，許多電子鞭炮產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 行業概況

電子鞭炮類產品主要生產季節在春節期間，行業整體規模較小，多數為中小型企業以及作坊式工廠，分布于廣東省、江西省、浙江省及天津市。電子鞭炮產品主要銷售于網絡電商如淘寶、天貓、京東等以及批發市場。

電子鞭炮產品生產門檻不高，行業內生產企業各異，主要可以分為三類：第一類是主營雷電式產品的生產企業，這是電子鞭炮市場占有率最高的產品和企業類型，銷量較大；第二類是主營電池供電產品的生產企業；第三類是作坊式或小型的生產企業。前兩類企業雖然企業規模較大，但是由于企業早期不了解基本的電氣安全要求，產品質量也較為低下，未來有望在經過專業機構的指導整改后提高產品質量；最后一類作坊式企業生產的產品由于價格低廉，也占據了市場一定的市場份額，這類產品安全風險極高。

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

表1 電子鞭炮產品分類

3 標準狀況

目前國內外沒有專門的針對電子鞭炮的國家標準和國際標準。上海市信息家電行業協會團體標準：T/SIAA 002-2018《電子鞭炮的安全》在2018年9月1日開始實施，可以作為電子鞭炮安全規范的一個參考標準，該標準對于電子鞭炮的標志和說明、對觸及帶電部件的防護、輸入功率和電流、發熱、工作溫度下的泄漏電流和電氣強度、耐潮濕、泄露電流和電氣強度、非正常工作、機械強度、結構、內部布線、元件、電源連接和外部軟線、外部導線用接線端子、接地措施、螺釘和連接、電氣間隙、爬電距離和固態絕緣、耐熱和耐燃等項目對電子鞭炮產品進行安全評估。

另外該類產品屬于家用電器產品，因此可參考使用家用電器及類似產品的安全標準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品安全標準GB 4943.1-2011《信息技術設備安全第1部分：通用要求、音視頻類產品標準》、GB 8898-2011《音頻、視頻及類似電子設備 安全要求》、家用電器類產品標準GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》，還是燈串安全標準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一的。

4 電子鞭炮產品的主要安全風險分析

市場中的電子鞭炮多數沒有安全防護的設計理念，僅有少部分品牌企業在說明書中進行了防觸電的警告說明。為了節省成本，電子鞭炮的裝配工藝都較為簡單松散，使用的絕緣材料、關鍵零部件等達不到絕緣要求，消費者在沒有相應安全知識的情況下使用，存在極大的觸電風險。

4.1 雷電式電子鞭炮安全風險

目前市場上，為了迎合消費者的喜好，達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，產品大多都設計為雷電式，那么這就對產品的安全設計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帶電部件的風險。炸頭電路保護外殼的機械強度如果不夠，也同樣會增加風險。如燈串接插件等可觸及零部件未使用雙重或加強絕緣要求的（如圖1）和電子鞭炮內部電源印制板未區分初次級，變壓器結構設計未滿足加強絕緣要求（如圖2）等也都會對用戶在使用過程中造成觸電危害。

4.2 便攜式電子產品用鋰離子電池安全風險

鋰電池電解液主要是由有機溶劑組成的，為可燃物。還存在一些添加劑比如無機鹽LiPF6。不同廠家電解液配比存在差異。鋰電池內部的隔膜是一種特殊的復合膜，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。

當鋰離子電池經過長時間充電并導致過充時，鋰電池負極無法嵌入更多的鋰離子，導致鋰離子在負極表面以金屬鋰析出，造成枝晶鋰現象的出現，容易刺破隔膜。此外，電池受到外力擠壓、穿刺、高溫等也會導致隔膜破裂。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，鋰電池的正極材料在高溫下結構會受溫度影響發生改變而生成氧氣。當“溫度上升、存在易燃物、存在氧氣”這三大燃燒條件都具備時，爆炸起火的概率就急劇上升。

4.3 電子鞭炮燈串的安全風險

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

4.4 充電器

電子鞭炮的電池充電器作為交直流變壓的設備，其內部結構和變壓器需達到一定的電氣強度安全和相關的電氣絕緣要求，內部結構設計需初、次級區分，電氣間隙和爬電距離應滿足最小尺寸要求。如果電池充電器印制板未區分初次級，變壓器結構未滿足加強絕緣要求（如圖3），容易引發觸電風險。如果充電器質量不過關，用戶在使用時缺乏安全保障。

4.5 電子鞭炮外殼機械強度不達標

對于帶危險電部件的外殼，需要能承受一定力的沖擊，如果生產商采用了較劣質的材料，電子鞭炮的外殼無法在受到外力的作用下起到保護作用，使得帶危險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險（如圖4）。

4.6 電子鞭炮產品的插頭多數為非標產品

圖1 未使用雙重或加強絕緣要求的燈串

圖2 電源印制板未區分初次級

圖3 電池充電器印制板未區分初次級

插頭尺寸或型式不符合國家標準要求導致的電擊危險、發熱危險。插頭尺寸或型式主要包括以下參數：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，直插式設備的插頭尺寸和型式應符合GB/T 1002《家用和類似用途單相插頭插座 型式、基本參數和尺寸》的要求。如果插頭尺寸不符合國家標準要求或者使用他國的非國標插頭（如圖5），其與我國標準插座不匹配，在與電網電源輸入插座耦合過程中，容易造成插座與插腳接觸點接觸不良發熱，并且容易產生電擊危險。

5 產品改進建議

1）制造商在研發過程中應考慮到對于產品危險電壓電路的絕緣保護要求, 盡可能選用符合國家強制標準的電源適配器產品,初次級間使用符合絕緣要求的隔離變壓器等。同時，產品設計也可以參考通用電子電器產品安全標準來完善自己產品的安全指標。

圖4 危險零部件沖擊測試后外露

圖5 非國標插頭

2） 制造商應選用符合安全要求的零部件，如耐受機械沖擊、電源內符合加強絕緣或雙重絕緣要求的變壓器和電容等，同時也應使用符合國家強制標準尺寸的插頭和電源軟線，對于帶危險電壓的電線規格應符合雙重絕緣要求。

3） 制造商應在說明書中，詳細介紹產品的正確使用方式。并且在醒目位置警告消費者防觸電、防濺水的說明，應有不能在有產生“粉塵爆炸”危險的場所使用等的警告說明。同時在產品本體上施加產品銘牌，標明產品名稱、商標、供電信息、生產企業信息等，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品的相關重要信息。

6 結論

伴隨著市場需求的增大,各企業對電子鞭炮產品的不斷更新和升級，各類新式的電子鞭炮產品不斷誕生，無論產品結構如何變化，產品的質量安全性至關重要，在目前用戶需求逐步上升的情況下，建議國家出臺對應的產品安全標準，這樣，生產企業都能依據統一的生產標準，建立完善的質量管控程序，保障產品的使用安全。