兒童發光鞋安全探究
——以LED發光鞋為例

文/祝 娜 應楚楚 蘇 健

一、LED 發光鞋安全與相關標準現狀

LED 發光鞋是指鞋底或鞋幫部件帶有LED 發光組件的鞋類產品，幫面材質主要包括合成革、皮革、紡織品和混合材質等多種類型，絢麗多彩的發光功能使其深受兒童喜愛。LED 發光鞋帶有電池和發光組件，電池組件通常安裝在后跟或前掌外底中，供電電池類型以紐扣電池為主，部分為可充電電池。近年來，國外媒體曾多次報道兒童LED 發光鞋發生自燃事故[1]，自燃原因集中在短路、潮濕等所引起的電池起火。國內媒體和社交網絡也曾報道過LED 發光鞋傷害事故，可查詢到的事故案例集中在高溫燙傷。

兒童頻繁的運動和大量排汗容易形成濕熱狀態的鞋腔，易造成電池機械濫用，若再結合電濫用，易引起電池熱失控。機械濫用是指在機械外力作用下，電池隔膜破裂而引發內部短路，使得能量快速釋放[2]；電濫用是因過充電或過放電，造成電極活性材料和電解質部分分解，其產物發生反應并導致熱量積聚，或因外部短路導致電池快速放電，從而產生大量焦耳熱[3]。由于《兒童鞋安全技術規范》（GB 30585–2014）尚無有關電池安全的要求，故本文參考《電玩具的安全》（GB 19865–2005）對發熱和非正常工作的相關要求，并結合兒童LED 發光鞋的使用特點，對模擬耐用測試后的電池進行外部短路和過充電測試，根據該發光鞋電池風險源可能發生的場景，開展風險評估。

二、LED 發光鞋安全評估

本文通過流通領域和網絡平臺采購了較具代表性的21 款不同價位的兒童LED 發光鞋，其中3款使用鋅–二氧化錳（AG）系列紐扣電池，4 款使用可充電鋰電池，14 款使用鋰–二氧化錳（CR）系列紐扣電池。

LED 發光鞋的潛在風險主要集中在電池熱失控。對此，本文通過對鞋類產品依次進行整鞋彎折測試和濕熱老化測試，模擬日常穿用過程中電池受擠壓和濕熱狀態后的情況，再測試電池的外部短路模擬電濫用，同時還測試充電電池過充電，以評估電池是否可能出現熱失控的風險。具體測試項目、方法和判定規則見表1。

表1 測試項目、方法和判定規則

電池是LED 發光鞋結構中最為常見、最為核心的部件。LED 發光組件工作時，電池不斷向電路提供能量，但與此同時，電池自身也是重要的發熱源。[4]經測試，21 款樣品的電池均未出現熱失控狀態，不過部分電池在外部短路檢測過程中出現電池表面過熱的現象，電池表面最高溫度甚至達到114.1 ℃，存在過熱風險。熱力對皮膚和皮下組織的損傷程度，主要取決于溫度和熱作用時間。[5]研究表明，對人體皮膚而言，理論上的最低溫燙傷溫度為44 ℃。隨著作用溫度的升高，損傷逐步加重。有資料顯示，44 ℃以上時，損傷程度與接觸時間成正相關，皮膚表面溫度保持44 ℃、6 h 可引起表皮基底層細胞的不可逆性變化。[6]49 ℃熱源持續接觸皮膚3 min 后可致表皮損害，超過9 min 表皮將壞死。表2 顯示，21 款樣品中有18款的電池表面最高溫度均高于50 ℃，且電池表面過熱可持續10 min 以上。不過電池并非直接接觸足底，通常由內底內墊材料隔開。

表2 電池表面最高溫度情況表

為評估穿用過程中電池發熱傳導至皮膚的真實溫度，本文選用兩種不同厚度的鞋墊分別模擬隔開的厚度，在鞋墊底部進行恒溫加熱測試，模擬電池發熱后鞋墊表面溫度的變化情況。測試溫度選擇70 ℃、90 ℃、120 ℃三擋，模擬試驗數據見表3。

表3 熱量傳導模擬試驗

模擬試驗結果顯示，隨著發熱溫度的升高、鞋墊厚度的減少、試驗時間的增加，鞋墊表面溫度相應上升。厚度為3.40 mm 的鞋墊，除了在70 ℃持續5 min時鞋墊表面溫度僅達到低溫燙傷溫度外，其余條件下均達到了燙傷溫度。厚度為6.10 mm 的鞋墊，鞋墊表面溫度最高為52.9 ℃，相較薄鞋墊隔熱效果明顯。不過，該鞋墊在90 ℃持續5 min 時鞋墊表面溫度達到低溫燙傷溫度，持續10 min 達到了燙傷溫度，在120 ℃持續5 min 時也達到燙傷溫度。因此，當鞋墊較薄時，可能會出現低溫燙傷或燙傷風險；當鞋墊或隔熱材料達到一定厚度時，可降低燙傷風險。

此外，電池類型和電池結構的不同對熱量的傳導也會有所差異。表2 顯示 ，AG 型電池表面溫度普遍偏低，沒有出現過熱現象，其余兩類均有過熱現象。電池有3 種安裝結構（見圖1）。當電池直接安裝在印刷線路板（PCB）上，其結構由于沒有物理阻隔，導致熱量無法有效分散，而有可能通過電池表面與金屬部件將熱量傳導至鞋墊。

圖1 電池安裝結構

三、風險評估

1.危害識別

LED 發光鞋與普通鞋類產品的最大區別在于增加了發光組件和供電組件。供電組件的潛在危害主要集中在電池熱失控引起的起火、爆炸和燙傷等危害。電池熱失控通常在機械濫用、電濫用等情況下發生，處于濕熱狀態的鞋腔與長期的機械擠壓，易造成電池熱失控。中大童活潑好動，在監護人疏忽的情況下，甚至會出現長期穿著潮濕童鞋的現象，若電池或電子元件沒有良好的防水措施，易發生電池熱失控。

本文綜合試驗結果，并考慮兒童穿用LED 發光鞋時可能出現的場景，還參考《消費品安全風險評估導則》（GB/T 22760–2020）、《消費品召回電子電器風險評估》（GB/T 39063–2020）等標準，構建出傷害場景（見表4）。

表4 傷害場景構建

2.發生傷害的嚴重性

依據已發生的傷害案例和專家研判，本文對此次監測所識別的危害源進行傷害嚴重程度分析（見表5）。

表5 發生傷害的嚴重程度

3.發生傷害的可能性

本文通過對兒童LED 發光鞋穿用時間概率、發生概率等風險因素進行估算，將各個因素概率相乘并測算出每個傷害場景發生的可能性（見表6）。

表6 發生傷害的可能性

采取GB/T 22760–2020 風險矩陣法對兒童發光鞋產品危害（源）開展風險評估，得出發光鞋中電池因發生外部短路發熱而燙傷兒童足部的風險等級為可容許風險，故消費者不必過度恐慌。

四、提升LED 發光鞋質量安全的建議

1.相關部門完善相關標準

目前， GB 30585–2014 正在修訂，雖然本文風險評價結果為可容許風險，但考慮到雨天、高溫天的使用場景存在的可能性和國外發生的自燃案例，本文建議該標準修訂時，適當考慮增加兒童LED 發光燈鞋等含電池童鞋相關的安全技術要求，如參照GB 31241 和GB 8897.4 開展耐折、濕熱老化等合理濫用后的電池外部短路、電池過充電安全性能評估；電池安裝結構應至少達到IPX4 防水等級；3 歲及以下嬰幼兒鞋中的電池在不借助工具的情況應不可取出；標識方面應標注必要的電池信息，發光鞋所必需的洗護保養和注意事項應在說明書中詳細說明。本文希望通過標準修訂，能為進一步降低該類童鞋的潛在風險提供支撐。

2.生產企業嚴把質量安全關

本文建議，企業在生產LED 發光鞋時，除了滿足現行強制性標準和產品標準外，可增加對產品電池的風險管控，比如表1 中所列的電池外部短路和電池過充電項目，做到源頭控制。企業需要注意的是，電池安全相關的標準即將更新，如《便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組 安全技術規范》（GB 31241–2022）將于2024 年4 月1 日正式實施，該標準中外部短路的環境溫度條件由55 ℃±5 ℃修改為57 ℃±4 ℃，過充電中的由“3CA 及制造商推薦充電電流的3 倍中較大值恒流至試驗電壓”修改為“先用最大充電電流恒流至試驗電壓，然后以該電壓值恒壓充電”；同時，試驗電壓也由原來的“以正極材料分類”修改為“以充電限制電壓分類設置”。外部短路和過充電的試驗方法修改變動較大，將影響試驗結果，建議企業關注標準動態，及時獲取最新標準，調整采購和生產策略。

3.消費者注意使用方法

消費者在選購兒童LED 發光鞋時，本文建議相較于充電電池，更宜選擇一次性電池供電的產品；若可拆卸鞋墊看到電池結構，建議優先選擇樹脂注塑等具有一定防水隔熱結構的產品，電池結構表面所覆蓋的鞋墊盡可能厚。此外，所選購的產品上一定要有明確的執行標準和可以承擔產品質量責任的企業的聯系方式。當然，正確使用和合理貯存也會大大降低此類鞋的風險，如：提醒兒童不要在雨天或涉水的情況下穿著發光鞋；充電時避免過充，遠離兒童；定期檢查鞋內電池是否出現漏液情況；避免直接浸水清洗；長期不穿用時貯存在陰涼干燥處。