电子鞭炮产品的质量安全风险分析

王世栩 陆永丽 汤燕燕 金嘉麟

（上海市质量监督检验技术研究院 上海 201114）

引言

放鞭炮是中华民族传统习俗，已有两千多年历史，特别是春节期间，这声声爆竹寄托了劳动人民一种祛邪、避灾、祈福的美好愿景。然而随着社会文明和科学技术的发展，环境污染已经到了刻不容缓的阶段，保护地球环境的意识在增强，许多城市出台了各种限制鞭炮燃放的规定，于是电子鞭炮悄然而生并快速发展。

1 产品概述

按照工作原理，电子鞭炮产品可分为录音式和雷电式两种，录音式电子鞭炮是通过将鞭炮声音提前录制并适时通过扬声器播放，而雷电式电子鞭炮是利用高压放电的原理，通过多谐振荡升压产生雷暴声音并发出闪光，其工作电压达到一千伏以上。电子鞭炮产品分类见表1。

按照供电方式，电子鞭炮产品可分为交流供电、可充电电池供电和干电池供电三种形式。由于电池电量有限，导致产品使用时间较短，因此目前市场上较为常见的是交流供电和可充电电池供电的电子鞭炮。其中可充电电池供电产品大多使用锂离子电池，电池本身及其充电器的质量是决定产品优劣的重要因素。

以交流供电的雷电式电子鞭炮为例，其电路基本由开关、温控器和炸头三部分组成。其中炸头电路是产品的核心结构，由整流电路、滤波电路、升压电路和强磁空爆机构组成。输入的220 V工频交流电通过整流和滤波转化成直流电进入升压电路，升压电路在次级高压线圈感应出高达千伏的高频脉动电压送至强磁空爆机构，通过电极击穿空气放电，从而产生模拟鞭炮的声光效果。炸头电路可以安装在主体或炮筒上。

为了最大限度的模拟传统鞭炮的燃放效果，一些电子鞭炮产品还会使用热敏电阻对开关管进行控制，当用户将点燃的火柴或香烟等热源接触产品的引线部分时，其后的热敏电阻因受热而发生阻值变化，从而导通炸头结构，给用户极为逼真的使用感受。另外，许多电子鞭炮产品还配有装饰用的灯串，这部分往往通过限流电阻由交流电源直接供电。

2 行业概况

电子鞭炮类产品主要生产季节在春节期间，行业整体规模较小，多数为中小型企业以及作坊式工厂，分布于广东省、江西省、浙江省及天津市。电子鞭炮产品主要销售于网络电商如淘宝、天猫、京东等以及批发市场。

电子鞭炮产品生产门槛不高，行业内生产企业各异，主要可以分为三类：第一类是主营雷电式产品的生产企业，这是电子鞭炮市场占有率最高的产品和企业类型，销量较大；第二类是主营电池供电产品的生产企业；第三类是作坊式或小型的生产企业。前两类企业虽然企业规模较大，但是由于企业早期不了解基本的电气安全要求，产品质量也较为低下，未来有望在经过专业机构的指导整改后提高产品质量；最后一类作坊式企业生产的产品由于价格低廉，也占据了市场一定的市场份额，这类产品安全风险极高。

随着大城市的环境污染的加重，未来大型城市对于传统鞭炮的限制将逐步严格，也在一定程度上促使了电子鞭炮的发展，因此未来电子鞭炮的需求是较大的。

表1 电子鞭炮产品分类

3 标准状况

目前国内外没有专门的针对电子鞭炮的国家标准和国际标准。上海市信息家电行业协会团体标准：T/SIAA 002-2018《电子鞭炮的安全》在2018年9月1日开始实施，可以作为电子鞭炮安全规范的一个参考标准，该标准对于电子鞭炮的标志和说明、对触及带电部件的防护、输入功率和电流、发热、工作温度下的泄漏电流和电气强度、耐潮湿、泄露电流和电气强度、非正常工作、机械强度、结构、内部布线、元件、电源连接和外部软线、外部导线用接线端子、接地措施、螺钉和连接、电气间隙、爬电距离和固态绝缘、耐热和耐燃等项目对电子鞭炮产品进行安全评估。

另外该类产品属于家用电器产品，因此可参考使用家用电器及类似产品的安全标准GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》考核，而且无论是信息类产品安全标准GB 4943.1-2011《信息技术设备安全第1部分：通用要求、音视频类产品标准》、GB 8898-2011《音频、视频及类似电子设备 安全要求》、家用电器类产品标准GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》，还是灯串安全标准GB 7000.9-2008 《灯具 第2-20部分:特殊要求 灯串》，其电气安全检测方法与要求等考核方式上是统一的。

4 电子鞭炮产品的主要安全风险分析

市场中的电子鞭炮多数没有安全防护的设计理念，仅有少部分品牌企业在说明书中进行了防触电的警告说明。为了节省成本，电子鞭炮的装配工艺都较为简单松散，使用的绝缘材料、关键零部件等达不到绝缘要求，消费者在没有相应安全知识的情况下使用，存在极大的触电风险。

4.1 雷电式电子鞭炮安全风险

目前市场上，为了迎合消费者的喜好，达到更加逼真的鞭炮燃放的效果，无论是交流供电、可充电电池供电的电子鞭炮，产品大多都设计为雷电式，那么这就对产品的安全设计提出了相对更高的要求。针对雷电式炸头电路的两种安装方式，一是安装在主体上，那么保护外壳的格栅尺寸过大，二是安装在炮筒上，那么如果从主体连接到炮筒的电线仅为单层绝缘，都会增加人体直接接触危险带电部件的风险。炸头电路保护外壳的机械强度如果不够，也同样会增加风险。如灯串接插件等可触及零部件未使用双重或加强绝缘要求的（如图1）和电子鞭炮内部电源印制板未区分初次级，变压器结构设计未满足加强绝缘要求（如图2）等也都会对用户在使用过程中造成触电危害。

4.2 便携式电子产品用锂离子电池安全风险

锂电池电解液主要是由有机溶剂组成的，为可燃物。还存在一些添加剂比如无机盐LiPF6。不同厂家电解液配比存在差异。锂电池内部的隔膜是一种特殊的复合膜，可以让离子有序安全地从一级游到另一级，但却是电子的绝缘体。

当锂离子电池经过长时间充电并导致过充时，锂电池负极无法嵌入更多的锂离子，导致锂离子在负极表面以金属锂析出，造成枝晶锂现象的出现，容易刺破隔膜。此外，电池受到外力挤压、穿刺、高温等也会导致隔膜破裂。隔膜的破裂会使锂电子瞬间释放出巨大的热量，最终挤爆电池。同时，锂电池的正极材料在高温下结构会受温度影响发生改变而生成氧气。当“温度上升、存在易燃物、存在氧气”这三大燃烧条件都具备时，爆炸起火的概率就急剧上升。

4.3 电子鞭炮灯串的安全风险

灯串组件作为电子鞭炮的发光部分，目的是为了营造鞭炮爆炸发光的效果，但制造商往往忽略了灯串的标准合规性。灯串上所用的绝缘材料易燃，缺乏阻燃成分，当遇到接触电阻增大、短路故障、甚至外来的明火，则会引燃绝缘材料，而灯串经常会盘放在一些装饰物附近，这样的话极易产生明火的危险。连接灯串的部分如果未使用足够机械强度，足够截面积，足够绝缘层的导线，在使用过程中，灯串的绝缘层易造成损坏。从而引发短路、触电的危险。

4.4 充电器

电子鞭炮的电池充电器作为交直流变压的设备，其内部结构和变压器需达到一定的电气强度安全和相关的电气绝缘要求，内部结构设计需初、次级区分，电气间隙和爬电距离应满足最小尺寸要求。如果电池充电器印制板未区分初次级，变压器结构未满足加强绝缘要求（如图3），容易引发触电风险。如果充电器质量不过关，用户在使用时缺乏安全保障。

4.5 电子鞭炮外壳机械强度不达标

对于带危险电部件的外壳，需要能承受一定力的冲击，如果生产商采用了较劣质的材料，电子鞭炮的外壳无法在受到外力的作用下起到保护作用，使得带危险电的部件外露且易触及，用户在使用过程中就会受到触电的风险（如图4）。

4.6 电子鞭炮产品的插头多数为非标产品

图1 未使用双重或加强绝缘要求的灯串

图2 电源印制板未区分初次级

图3 电池充电器印制板未区分初次级

插头尺寸或型式不符合国家标准要求导致的电击危险、发热危险。插头尺寸或型式主要包括以下参数：两极厚度、插销是否开孔、插销是否为圆柱形、两极宽度、两极长度、两极端头半径、插销到插头边缘距离、L-N插销中心距离等，直插式设备的插头尺寸和型式应符合GB/T 1002《家用和类似用途单相插头插座 型式、基本参数和尺寸》的要求。如果插头尺寸不符合国家标准要求或者使用他国的非国标插头（如图5），其与我国标准插座不匹配，在与电网电源输入插座耦合过程中，容易造成插座与插脚接触点接触不良发热，并且容易产生电击危险。

5 产品改进建议

1）制造商在研发过程中应考虑到对于产品危险电压电路的绝缘保护要求, 尽可能选用符合国家强制标准的电源适配器产品,初次级间使用符合绝缘要求的隔离变压器等。同时，产品设计也可以参考通用电子电器产品安全标准来完善自己产品的安全指标。

图4 危险零部件冲击测试后外露

图5 非国标插头

2） 制造商应选用符合安全要求的零部件，如耐受机械冲击、电源内符合加强绝缘或双重绝缘要求的变压器和电容等，同时也应使用符合国家强制标准尺寸的插头和电源软线，对于带危险电压的电线规格应符合双重绝缘要求。

3） 制造商应在说明书中，详细介绍产品的正确使用方式。并且在醒目位置警告消费者防触电、防溅水的说明，应有不能在有产生“粉尘爆炸”危险的场所使用等的警告说明。同时在产品本体上施加产品铭牌，标明产品名称、商标、供电信息、生产企业信息等，以便于在外包装破损或丢失等情况下让使用者清楚知道产品的相关重要信息。

6 结论

伴随着市场需求的增大,各企业对电子鞭炮产品的不断更新和升级，各类新式的电子鞭炮产品不断诞生，无论产品结构如何变化，产品的质量安全性至关重要，在目前用户需求逐步上升的情况下，建议国家出台对应的产品安全标准，这样，生产企业都能依据统一的生产标准，建立完善的质量管控程序，保障产品的使用安全。