林鹏辉¹ 张会军¹ 张华扬¹ 王 璨¹ 刘 伟¹ 周玮琪¹

摘 要 欧洲是中国出口玩具的主要市场，欧洲玩具标准更新对我国玩具出口影响较大。本文主要介绍欧洲电玩具安全标准EN IEC 62115∶2020 + A11∶2020新规变更内容及关键检测技术，并结合国家标准GB 19865-2005、国际标准IEC 62115:2017及美国标准ASTM F963-17，对变更内容进行差异对比，为检测机构和玩具企业提供参考和建议。

关键词 标准更新；差异对比；检测技术；参考建议

 Interpretation of New European Standards for Electric Toys and a Study on Key Measurement Techniques

LIN Peng-Hui¹  ZHANG Hui-Jun¹  ZHANG Hua-Yang¹

WANG Can¹  LIU Wei¹  ZHOU Wei-Qi¹

Abstract Europe is the main market for Chinese toys. The update of European toy standards has a great impact on the export of toys. The paper introduced the change of European standard for electric toys and investigated the relevant key measurement techniques. It analyzed the changes of EN IEC 62115∶2020 + A11∶2020 combined with GB 19865-2005, IEC 62115∶2017, ASTM F9, and put forward suggestions for enterprises.

Keywords standard update; comparison of differences; measurement techniques; suggestions for reference

欧洲是我国出口玩具的主要市场，欧洲玩具安全标准也是被我国玩具企业采用最多的标准。其标准更新将对玩具出口企业的产品开发和出口贸易带来新的影响，同时也对检测机构的技术能力和方法验证带来新的考验。这既是机遇，也是挑战，因此，需要及时掌握新规变更内容和关键检测方法，助力玩具企业提升出口电玩具产品的设计开发能力，指导企业完善过程检验及确认检验程序，确保出口产品满足新规要求，帮助玩具产业破解技术壁垒和发展瓶颈。

欧盟标准化组织（CEN）、欧洲电工标准化委员会（CENELEC）和欧洲电信标准化协会（ETSI）主要负责起草玩具协调标准（例如:EN 71系列标准、EN 62115标准、EMC安全标准等），出口欧洲的玩具产品只有满足了协调标准要求，才能符合欧盟相关法规或指令。

2020年2月21日，欧洲电工标准化委员会（CENELEC）发布了新版电玩具安全标准EN IEC 62115∶2020 + A11∶2020^[1]，代替EN 62115∶2005 + A12∶2015^[2]。与EN 62115∶2005 + A12∶2015相比，新版EN 62115标准修订部分主要有以下几个方面：修订标识要求，包括电池充电器、硬币电池和纽扣电池的警告标识及玩具中使用的变压器标识；修订电气强度测试和特定潮湿条件测试；变更机械强度测试中弹簧锤的冲击能量及测试次数；新增与USB端口连接的玩具测试要求；增加对不同类型电池的结构要求；修订对发光玩具，特别是LED玩具的测试要求和方法；新增对电动乘骑玩具的标识要求和速度限制。以下是新版EN 62115标准的主要修订内容对比及对关键检测技术的研究分析。新旧标准相关条款的主要变化内容见表1。 

1  低功率电玩具的减免试验

新标准第6章新增了6.3条款低功率电玩具的减免试验要求，如果电玩具使用小于15 W的电源供电，不同极性之间的导电部件间隙不小于3.8 mm，且电源和保护电路之间有限温或过流保护，则认为符合第9章（发热和非正常工作）、第10章（电气强度）、第18章（耐热和耐燃）的要求。

表1  新旧标准相关条款的主要变化内容

Table 1  Main changes in relevant clauses of new and old standards

与IEC 62115∶2017^[3]标准要求一致，在进行低功率电路测定时，首先连接玩具电源，并确保电源以额定电压供电，将已调到最大电阻值的可变电阻，并联至玩具电路测试点与电源的相反极性。然后调节电阻值，直到该可变电阻的测试功率达到最大值。低功率点指在第5秒结束时，玩具电路供给可变电阻的最大功率小于15 W且最靠近电源的点，低功率电路指距电源比低功率点远的那一部分电路^[4]。

根据电功率计算公式：

P=W / t=UI

测试使用数字功率表内置的电流表串联可变电阻，输出电路并联连接数字功率表内置的电压表，最后数字功率表输出端并联连接以额定电压供电的玩具测试电路。测试时，数字功率表表盘显示电压为可变电阻负载电压，表盘显示电流为流经可变电阻的电流，表盘显示功率为可变电阻消耗的功率。通过分析低功率点的测量电路，可变电阻消耗的功率等效玩具负载电路消耗的功率，即如果可变电阻消耗的功率小于15 W，则玩具负载电路消耗的功率也小于15 W，认为该玩具电路为低功率电路。低功率点的测量电路见图1。

图中A、B、C、D为低功率点，图中红色方框圈中部分为串联可变电阻后的数字功率表的示意区域。低功率点的测定是电玩具检测的关键测试项目，测量并判定玩具电路的低功率点，是判断玩具电路是否为低功率电路并进行模拟故障测试的前提条件，也是评估玩具电击危害的检测依据。

对比现行国内外电玩具标准关于减免试验的原则，新版EN 62115标准与IEC 62115∶2017一致，均增加了对低功率电玩具和使用纽扣电池玩具等危害性不高的电玩具减免试验，GB 19865-2005^[5]标准维持原有的不同极性部件之间可触及绝缘的桥接试验和并联1欧姆电阻1秒后的电压测试，ASTM F963-17^[6]标准电性能部分无减免试验。综上所述，新版EN 62115标准和IEC 62115∶2017标准对减免试验的原则要求更贴合玩具电路结构智能化、多样化的发展方向。

2  可触及部件的温升测试

标准第9.10条款变更电玩具可触及部件的温升限值，限定手柄、旋钮及其他易被手触及的部件表面温升不应超过表1的值；通过使用工具或同步使用两个独立的动作才能打开电池室盖的玩具，电池表面和电池室内部其他部位的温升不应超过45 K；需要使用工具移除的可拆卸部件后面的温升无需测试。

可接触部件的温升限值见表2^[7]：

图1  低功率点的测量电路

Fig.1  Measuring circuit of low-power points

表2  可触及部件的温升限值

Table 1  Temperature rise limits for accessible parts

温升测试方法与IEC 62115、GB 19865及ASTM F963标准要求一致，测试时将玩具放置于最不利位置，将手持玩具自由悬挂，其他玩具取较不利情况，使用四层漂白薄棉纱布覆盖玩具表面，棉纱布盖在玩具可能会出现高温的表面，测试角使用3块涂无光黑漆的胶合板制成。测试时电池玩具以额定电压供电，双电源玩具和变压器玩具以1.06倍或0.94倍额定电压供电，分别取较不利的情况。

玩具电池表面、电机外壳表面等部位的测试温升主要以带电部件内阻发热的形式产生，根据温升计算公式：

△T=P / kS=I²R / kS

其中，k为带电部件的散热系数，S为带电部件的散热面积，I为流经带电部件的测试电流，R为带电部件的等效内阻。因此，首先测量玩具正常使用状态下带电部件的电流I，然后在玩具电池表面或电机外壳表面粘贴连接数据采集器的热电偶，将有轮玩具放置于模拟测试轨道，其他玩具放置于测试角，分别取较不利的情况。使用配套测试夹具调整玩具负载重量，直至玩具带电部件的测试电流与正常使用状态下电流I一致。温升测试持续到稳定状态为止，测量并记录玩具可触及部件的温升值。

对比现行国内外电玩具标准关于玩具可触及部件的温升限值，新版EN 62115标准和IEC 62115标准的要求一致，ASTM F963对玩具正常使用及电机堵转状态下的电池表面温度进行测试。对于手柄、旋钮及其他易被手触及的部件表面温升，GB 19865标准要求最严格，新版EN 62115标准和IEC 62115标准的要求则具有差异性，删除了相关限值要求；对于其他可触及部件表面温升，新版EN 62115和IEC 62115标准要求更为严格。

3  工作电压

标准第13.8条款变更了玩具内部部件超过24 V电压的电击危害限值。限定在试验的所有状况下，都应满足下列限值要求：玩具在额定电压供电时，任何两个部件之间的工作电压≤5 kV；产生超过24 V电压的电路的最大直流电流＜2mA，峰值电流≤0.7mA；产生超过24 V但不超过450 V电压的电路电容＜0.1μF；产生超过450 V但不超过5 kV电压的电路放电电量≤45μC。通过连接电源的任意极性和电路的相关部件测量电压和电流，用IEC 60990中加权接触电流（感知电流或反应电流）的测量网络，电源断电后应立即测试放电量，通过一个标称2000Ω无感电阻的电阻器来测量放电量。

测量工作电压时，首先根据玩具电路结构选择合适的测量设备，通常对于额定功率小于15 W且不含电压放大电路、变压器耦合或振荡电路的玩具，直接选用数字万用表测量，对于额定功率大于15 W且内置放大电路的电压增益较大的玩具，选用示波器测量。

图2  加权接触电流（感知电流或反应电流）的测量网络

Fig.2  Measuring network, touch current weighted for perception or reaction

测量最大电流使用IEC 60990中加权接触电流（感知电流或反应电流）的测量网络，人体对接触电流的感知或反应是由流过人体的电流引起，上述测量网络模拟了人体阻抗，并给出了人体阻抗特性的加权值^[8]。加权接触电流（感知电流或反应电流）的测量网络见图2。

玩具电路的放电电量可等效为在一定的时间内电路元件释放的电量，根据电量公式：

Q=It

可知电路的放电电量为流经电路的电流（I）与时间区间（t）的乘积，引入数学运算，一个变量（电流）对另一个变量（时间）的乘积可以等效为积分，因此玩具电路的放电电量可以等效为一定时间（t）内流经电路元件的电流（I）对时间的积分：

Q=∫Idt

直接使用示波器电流探头测量玩具的电流信号（I）对待测样品的升压降压周期要求严格，且通常实验室购置的示波器标配件无电流探头，可考虑采用电压测量值公式换算的方式计算放电电量，根据欧姆定律：

U=IR，I=U / R

可知玩具电路的放电电量等效为一定时间内电路输出电压（U）除以电阻后对时间（t）的积分：

Q=∫U / Rdt

新版EN 62115标准限定放电过程中的电量使用标称2000Ω的电阻器进行测量，则玩具电路的放电电量测试值为： 

Q=∫U / 2000dt=∫Udt / 2000

与EN 62115∶2005 + A12∶2015相比，新版标准增加了超过24 V电压的电路最大电流的直流和交流限值，解决了玩具交变电流无判定依据的难题；将对最大能量的测量变更为对产生不超过450 V电压电路的电容测量，同时将对放电电量的测量限定于产生超过450 V但不超过5 kV电压的电路。在测试方法上对电容的测量减少了对时间t的积分运算，不同检测机构间的测试方法更易于协调一致。新版EN 62115标准与IEC 62115标准对玩具内部部件超过24 V电压的电击危害限值要求一致，GB 19865标准和ASTM F963标准尚未对玩具电击危害进行规范，在国内销售的玩具产品也没有被强制要求符合玩具电击危险的相关标准。

4  电池结构

标准第13.4条款增加对不同类型电池的结构要求。对于小型电池，要求不借助工具时，能完全容入小零件试验器的电池和玩具带电部件应不可触及，测试使用50 N的拉力和压力逐渐施加在玩具部件上并保持10 s，压力测试使用IEC 61032的测试探头11，拉力测试通过合适的装置，例如用吸盘来施加压力，但需确保不会影响测试结果。压力测试使用的测试探头见图3：

图3  压力测试探头

Fig.3  The push force test probe

如果玩具部件的形状不能进行轴向拉力，则不施加拉力，使用测试塞规以10 N的力插入孔或接头，然后以30 N的力在移动方向上施力10 s，如果玩具部件可能会被扭动，则在进行拉力和压力测试的同时施加扭力，测试后玩具部件不应分离。测试使用的塞规见图4。

对于其他电池，标准要求玩具电池不借助工具应不可取下，除非电池室盖的防护是足够的。然后对玩具带电部件进行冲击测试，将玩具放在一个水平的钢材表面上，然后使一个质量1 kg、直径80 mm的圆柱形金属块从100 mm的高处落下，并保证其平面落在玩具上，测试使用圆柱形金属块冲击玩具最不利位置，进行一次测试，电池室不应被打开。无论玩具放置于任何位置，均应确保含电解液的充电电池不泄漏，电解液不可触及，即使可使用工具拆除盖或类似部件。

对比现行国内外电玩具标准关于电池的结构要求，ASTM F963标准没有电池的结构要求，GB 19865标准仅对玩具带电部件施加冲击测试，新版EN 62115标准与IEC 62115标准要求一致，在冲击测试的基础上，增加对小型电池的拉力和压力测试，对不同类型电池的测试要求更为具体。

5  光辐射危害 

标准第19章修订对含有激光器、LED或紫外发光灯的电玩具的光辐射危害要求。当可见光射入视网膜并被吸收，极易造成对视网膜的热危害，当较强的光照射到视网膜上，光辐射的热效应能灼伤视网膜，这种灼伤是不可修复的。伴随着视网膜的热危害，可见光在400～600 nm的波段能对视网膜造成光化学危害，甚至能够引发视网膜炎，在视网膜内产生光化学反应，改变细胞的化学成份，这种危害也不可修复，并且可以致盲。

图4  测试塞规

Fig.4  The test fingernail

标准要求电玩具在正常使用时不应发出有害光辐射，含有激光器、LED或紫外发光灯的电玩具应符合附录E（含有光辐射源的电玩具的安全）要求，附录E的修改适用于含有发射波长范围200～3000 nm的光辐射源的电玩具，含有LED的电玩具的发射不应超过以下限量：

(1)波长λ＜315 nm，0.01 Wm^-2，在LED前10 mm处测量可达发射； 

(2)315 nm≤波长λ＜400 nm，0.01 Wsr^-1或0.25 Wm^-2，在200 mm处测量可达发射； 

(3)400 nm≤波长λ＜780 nm，0.04 Wsr^-1或E2或E3表中所示的AEL，在200 mm处测量可达发射； 

(4)780 nm≤波长λ＜1000 nm，0.64 Wsr^-1或0.16 Wm^-2，在200 mm处测量可达发射；

(5)1000 nm≤波长λ＜3000 nm，0.32Wsr^-1或8Wm^-2，在200 mm处测量可达发射。

其中，Wm^-2为光辐照度单位，光辐照度是指投射到表面一点处的面元上的辐射通量与该面元的面积之商；Wsr^-1为光辐（射）强度单位，光辐（射）强度是指辐（射）亮度在给定照射时间内的积分，表示为单位发射立体角内辐射面积上的辐射能量^[9]。

含有激光的电玩具的发射不应超过以下限量：使用IEC TR 60825-13中合适的测量方法，按照IEC 60825-1∶2014^[9]标准中的第4和第5条款进行测试，电玩具中的激光不应超过-1类激光产品的AEL。1类激光产品是指在相应波长和发射持续时间内，人员接近激光辐射不允许超过1类可达发射限（AEL_I）的激光产品。

6  结束语

EN 62115标准是欧盟玩具安全指令（2009/48/EC）的重要协调标准，2009/48/EC 指令是欧盟有关玩具安全的法规，规定了玩具产品的安全要求和生产厂商的责任义务，出口到欧盟的电玩具产品均应符合欧盟玩具安全指令的要求。玩具出口企业应知悉上述信息，密切关注标准的更新及实施情况，及时沟通玩具标委会、行业协会和检测机构，最大限度在新产品设计开发和生产阶段等各个环节预防与规避不合规情况，确保出口产品满足欧洲电玩具标准新规要求。

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参考文献

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 [4]张卫中.电玩具低功率点测试装置研究[J].价值工程, 2010, 29(19): 226.

 [5] GB 19865-2005, 电玩具的安全[S].2005.

 [6] ASTM F963-17, Standard Consumer Safety Specification for Toy Safety[S].2017.

 [7]林鹏辉,杨得顺,王璨,漆志民,张华扬.玩具发热和非正常工作的温升测试方法研究[J].中国口岸科学技术, 2020(04): 64-70.

 [8]陈超中.灯具泄漏电流测量网络剖析[J].安全与电磁兼容, 2004(01): 21-23+46.

 [9] IEC 60825-1:2014, Safety of laser products Part 1: Equipment classification and requirements [S].2014.

（文章类别：CPST-B）