电子鞭炮及其电能鞭炮单元

技术领域

本发明涉及节庆用品技术领域，特别涉及一种电子鞭炮及其电能鞭炮单元。

背景技术

鞭炮是我国，乃至全世界人民在节日、庆典中营造气氛的重要用品，其需求及销量近年来持续增高。传统的鞭炮由火药制成，易燃、易爆，且在燃放时释放的火花，容易引起火灾。同时，传统的鞭炮燃烧爆炸后不仅会产生大量的烟尘，同时产生大量的硫化物和氮氧化合物，造成严重的环境污染。因此，基于安全和环保的考虑，电子鞭炮应运而生。

目前，市面上的电子鞭炮多是音响类产品，其利用电子技术模拟传统鞭炮爆炸时的声光效果。但是，此类电子鞭炮模拟效果差、可靠性低。最重要的是，由于不存在真实的爆炸过程，故并不能模拟出传统鞭炮爆炸后散落满地的碎屑，故不能产生传统鞭炮的驱邪和喜庆气氛，客户认可度低、用户体验较差。

发明内容

基于此，有必要针对现有电子鞭炮用户体验较差的问题，提供一种能提升用户体验的电子鞭炮及其电能鞭炮单元。

一种电能鞭炮单元，包括：

密闭的壳体；

鞭炮主体，收容于所述壳体内，所述鞭炮主体内含有电解液；

正极引脚及负极引脚，穿设于所述壳体的侧壁并与所述鞭炮主体电连接，所述正极引脚及所述负极引脚通电时，所述电解液在可电解产生气体。

在其中一个实施例中，所述壳体的外壁包覆有预设颜色的包裹层。

在其中一个实施例中，所述鞭炮主体包括正极片、负极片及基材，所述正极引脚及所述负极引脚分别与所述正极片及所述负极片电连接，所述基材位于所述正极片与所述负极片之间，所述电解液浸渗于所述基材内。

在其中一个实施例中，所述正极片、所述负极片及所述基材相互层叠并绕卷。

在其中一个实施例中，所述鞭炮主体还包括固定内筒，所述固定内筒套设于绕卷的所述正极片、所述负极片及所述基材。

在其中一个实施例中，所述正极片为金属导电片，所述负极片为非金属导电片。

在其中一个实施例中，所述基材及所述电解液呈红色。

在其中一个实施例中，所述电解液包括水、有机溶剂、抗氧化剂及溶质，且所述电解液呈酸性。

在其中一个实施例中，所述电解液包括硫磺味添加剂。

一种电子鞭炮，包括：

电缆；

多个如上述优选实施例中任一项所述的电能鞭炮单元，多个所述电能鞭炮单元通过所述电缆串联和/或并联。

上述电子鞭炮及其电能鞭炮单元，通电可使鞭炮主体内的电解液电解出气体。随着电解过程的持续，气体将在壳体内的不断累积，形成密闭高压环境。当气压超过壳体的承载极限时，壳体便会破裂，高压气体瞬间向外部释放以产生类似于传统鞭炮的爆炸效果。上述电能鞭炮单元无需火药，且爆炸过程无需燃烧，故安全且环保。而且，上述电能鞭炮单元爆炸时不仅能产生声音，且壳体会在爆炸中散落，能更加真实的模拟传统鞭炮的引爆过程。因此，上述电子鞭炮及其电能鞭炮单元能够产生接近传统鞭炮的气氛，用户体验得到提升。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中电能鞭炮单元的结构示意图；

图2为图1所示电能鞭炮单元未通电时鞭炮主体的结构示意图；

图3为图1所示电能鞭炮单元通电时鞭炮主体的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明提供了一种电能鞭炮单元100。电能鞭炮单元100相当于传统火药鞭炮的鞭炮单体，可在通电后发生爆炸。此外，本发明还提供一种电子鞭炮(图未示)。该电子鞭炮包括电缆(图未示)及多个电能鞭炮单元100，且多个电能鞭炮单元100通过电缆串联和/或并联。

具体的，多个电能鞭炮单元100可依次串联，也可先将预设数量的电能鞭炮单元100并联得到多个并联单元，再将多个并联单元依次串联。通过电源控制电路以恒流供电或恒压供电的方式，通过采样电能鞭炮供电线两端的电压或供电回路中的电流，按照程序设计逐级向下一并联单元供电，可实现多个电能鞭炮单元100的延时控制，从而使得多个电能鞭炮单元100可按照预设顺序被引爆。

在本实施例中，电子鞭炮还包括串联于电缆的电源控制器(图未示)。电源控制器用于实现对每个电能鞭炮单元100的电源供电控制。

请一并参阅图2，本发明较佳实施例中的电能鞭炮单元100包括壳体110、鞭炮主体120、正极引脚130及负极引脚140。

壳体110为密闭的结构。壳体110可由铝合金等其他符合机械强度要求的金属或非金属材料成型，一般呈圆筒状。壳体110可以一体成型，也可由多个独立的部分拼接成型。

在本实施例中，壳体110包括外壳111及橡胶塞113。其中，外壳111为一端开口的中空筒状结构，橡胶塞113堵塞外壳111的开口。

橡胶塞113一般由具有弹性的橡胶成型，可通过挤压变形卡持于外壳111的开口内。如此设置，一方面可方便电能鞭炮单元100组装；另一方面，在电能鞭炮单元100爆炸时，还能保证外壳111能与橡胶塞113顺利分离，以使壳体110裂开，从而呈现出爆炸效果。

在本实施例中，壳体110的外壁包覆有预设颜色的包裹层150。具体的，包裹层150可以是塑料或纸质薄膜，在壳体110裂开时被撕碎。为满足人们对喜庆氛围的需求，包裹层150一般呈红色。这样，可在电子鞭炮爆炸后带来散落满地红色碎屑的效果。

鞭炮主体120收容于壳体110内。而且，鞭炮主体120内含有电解液(图未示)。电解液可以是常见的水或者掺有溶质的溶液。鞭炮主体120通电后，电解液可被电解产生气体。该气体可以是氢气、氧气或者其他对环境无害的气体。

正极引脚130及负极引脚140穿设于壳体110的侧壁并与鞭炮主体120电连接。具体的，正极引脚130及负极引脚140穿设于橡胶塞113。正极引脚130及负极引脚140可以是铜柱或其他导电柱状结构。在电子鞭炮的制作过程中，可在电缆上连接带插口的连接座(图未示)，正极引脚130及负极引脚140可直接插设于连接座，实现与电缆的电连接。其中，正极引脚130与负极引脚140的长度可以相同，也可设置为者一长一短用于区分。此外，还可通过将正极引脚130及负极引脚140做折弯来实现区分。

正极引脚130及所述负极引脚140通电时，电解液便可发生电解。随着电解过程的持续，气体将在壳体110内的不断累积，形成密闭高压环境。当气压超过壳体110的承载极限时，壳体110便会破裂，高压气体瞬间向外部释放以产生类似于传统鞭炮的爆炸效果。可见，上述电能鞭炮单元100实现爆炸并不依赖于火药的燃烧。上述电子鞭炮与传统的实现火药鞭炮相比，还至少具备以下优点：

1、由于电能鞭炮单元100的爆炸过程不依赖于火药，且爆炸过程无需燃烧，故在生产、运输、储存过程中不存在爆炸风险，且在燃放过程中不会引起火灾。另外，每个电能鞭炮单元100都必须施加外部电能才会起爆，故电能鞭炮单元100之间不会因相互引爆导致连锁爆炸事故。因此，安全性显著提升；

2、由于不涉及燃烧过程，电能鞭炮单元引爆时并不会产生有毒有害气体，故不污染环境，更加环保。

3、由于电能鞭炮单元100中不包含火药，故可采用机械化流水线批量生产，还能达到降低人工劳动强度、提升产品一致性及生产效率的目的。

此外，由于电能鞭炮单元100存在真实的爆炸过程，且壳体110会在爆炸过程中散落。因此，与现有仅能实现声光模拟的电子鞭炮相比，上述电子鞭炮及电能鞭炮单元100能够产生接近传统火药鞭炮的气氛，用户体验得以提升。

在鞭炮主体120中，电解液可以游离的液体形式存在，也可吸附于相应的载体内。具体在本实施例中，鞭炮主体120包括正极片、负极片123及基材125，正极引脚130及负极引脚140分别与正极片121及所述负极片123电连接，基材125位于正极片121与负极片123之间，电解液浸渗于基材125内。

正极片121及负极片123均可导电。正极引脚130及负极引脚140通电后，正极片121与负极片123之间形成电压差，从而使位于正极片121与负极片123之间的电解液发生电解。为了使鞭炮主体120在爆炸过程中能与正极引脚130及负极引脚140顺利分离，正极引脚130及负极引脚140可通过铆接的方式分别与正极片121及负极片123实现连接。

基材125可以是由湿式无纺布、马尼拉纸、牛皮纸、布或者高分子薄膜等绝缘材料成型的薄片状结构。可将配置好的电解液涂布或浸渗于基材125，也可将构成电解液的单体依次涂布或浸渗于基材125。由于电解液被基材125所吸附，故鞭炮主体120内不存在游离的液体，从而能够有效地防止漏液，方便电能鞭炮单元100的运输、存储。

需要指出的是，在其他实施例中，电解液也可以游离的液体形式存储于一密封的袋体内，并可以该袋体作为电解反应的容器。该袋体具有弹性，随着气体的生成而不断膨胀，直至最终与壳体110一起破裂。

鞭炮主体120在爆炸过程中会被撕碎。为了获得更好的喜庆氛围，基材125及电解液也可预先染成红色。因此，鞭炮主体120爆炸过程中所散落的红色碎屑更接近于传统的火药鞭炮。

此外，通过调节正极片121及负极片123的长度、宽度及厚度，也可实现对正极片121与负极片123之间的电压电流大小的控制，进而控制电能鞭炮主体120内气体形成的速度，最终达到调整爆炸时间延迟的效果，以满足在实际应用中对单个电能鞭炮单元100爆炸延时控制的要求，组合出不同爆炸效果。

进一步的，在本实施例中，正极片121、负极片123及基材125相互层叠并绕卷。

通过卷绕，可使单位体积内正极片121、负极片123及基材125内的表面积显著增大。因此，正极片121、负极片123与基材125的接触面积增大，故有利于浸渗于基材125的电解液发生电解并产生足够的气体。

进一步的，在本实施例中，鞭炮主体120还包括固定内筒127，固定内筒127套设于绕卷的正极片121、负极片123及基材125。

具体的，固定内筒127可以由树脂、塑料等绝缘薄膜材料成型。固定内筒127用于对卷绕后的正极片121、负极片123及基材125起到定型作用。制作电能鞭炮单元100时，可先卷绕好的正极片121、负极片123及基材125装入固定内筒127，再将固定内筒127整体装入壳体110，故便于装配。

进一步的，在本实施例中，正极片121为金属导电片，负极片123为非金属导电片。

金属导电片可由纯度较高(一般为99％以上)的金属铝或金属铂成型，而非金属导电片可通过在马尼拉纸、牛皮纸、布或者高分子薄膜等薄片状绝缘体上涂布或浸渗导电性高分子材料制作而成。而且，为了保证爆炸时鞭炮主体120能顺利与正极引脚130分离，金属导电片采用超薄设计。

正极引脚130及负极引脚140通电时，鞭炮主体120内的电化学反应过程如下：

如图3所示，通电后，正极片121与负极片123之间形成电位差，正极片121的电子将通过内部电解液流向负极片123，形成漏电流；电解液中的水分子在电流的作用下分解为氢离子和氧离子，氧离子被附着在正极片121上形成金属氧化膜层1212；集合在金属氧化膜层1212的氢离子就将迁移，并最终转化成氢气。

如图2所示，在未通电之前，鞭炮主体120内部的正极片121(金属导电片)表面没有形成金属氧化膜层1212。因此，鞭炮主体120内部在通电瞬间的电流很大。而通电后，会在正极片121(金属导电片)的表面迅速形成一层金属氧化膜层1212，以阻碍电流通过。因此，随着通电时间的延长，鞭炮主体120内部的电流会急速下降(可到初始值的1/10以下)。也就是说，除了启动的瞬间，电能鞭炮单元100引爆过程中所需输入电缆的电流会被限制在较低的水平，故降低了上述电子鞭炮对电源的要求，使推广成为可能。

另一方面，由于金属导电片与非金属导电片不会因直接接触而导电。因此，即使在爆炸冲击波的作用下，正极片121与负极片123发生碰撞接触，两者之间也不会相互导通而导致上述电子鞭炮发生短路。

而且，由于正极片121、负极片123及基材125相互层叠并绕卷。因此，绝缘的基材125可包裹住正极片121或负极片123，从而实现正极片121与负极片123的有效隔离。

此外，为了防止正极引脚130与负极引脚140在爆炸过程中发生碰撞而导致上述电子鞭炮发生短路，可将正极引脚130与负极引脚140的间距加大，并缩短其伸入壳体110内部的长度。

在本实施例中，基材125为多层，且其中至少一层基材125未浸渗有电解液。具体的，多层结构的基材125可增强对电解液的吸附能力，从而保证浸渗于基材125的电解液能产生足够的气体。另外，未浸渗有电解液的基材125则可有效地隔离正极片121与负极片123，从而进一步防止鞭炮主体120的内部发生短路。

如图2及图3所示，基材125为三层，分别是位于两侧的两个基材125A及位于中间的基材125B。其中，电解液浸渗于位于两侧的基材125A上，而中间的一层基材125B上则未浸渗有电解液。

在本实施例中，电解液包括水、有机溶剂、抗氧化剂及溶质，且电解液呈酸性。

溶质中包括酸成分及碱成分，且两者摩尔比进行计算使得以酸成分过剩的方式溶解于有机溶剂，从而得到酸性的电解液。如此配置，可使电解液具有较好的导电能力，以及浸渗能力。另外，电解液还具有针对正极片121表面的金属氧化膜层1212的治愈能力。即，当金属氧化膜层1212出现局部破损时，电解液中可游离的离子可迅速修补破损部位，从而维持电能鞭炮单元100内低电流的状态。而且，电解液与金属氧化膜层1212及壳体110之间具有化学稳定性，不会造成腐蚀。

溶质可以是一种或多种的混合物，添加物的类型也可影响电解液的电解速度。因此，通过调整溶质的类型、比例以及添加物的类型，可对电解液的电解速度进行调节，从而对电能鞭炮单元100的爆炸时间实现调整。

具体在本实施例中，溶质包括有机磺酸、氟代羧酸、硼络合物、卤化无机酸、铵硼酸盐中任意一种或几种。进一步的，有机溶剂包括乙烯乙二醇、二甲基的甲酰胺及γ丁内酯中任意一种或几种。

抗氧化剂包括苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚、焦酚、对苯二酚、邻苯二酚、生育酚、丁基羟基苯甲醚、二丁基羟基甲苯和苯并三唑中任意一种或几种。

需要指出的是，电解液的形式不限于上述一种，只要能在鞭炮主体120通电时产生气体即可。譬如，电解液可以是纯水。此时，电能鞭炮单元100的引爆过程即是在鞭炮主体120内进行电解水的过程。

为了达到其他目的，还可在电解液内添加对应的添加剂。

具体在本实施例中，电解液中还包括用于防止铝氧化膜发生水合作用的磷酸和/或磷酸盐、用于吸收氢的二硝基苯、用于提高电解液闪火电压的乙烯氧化物中任意一种或几种。磷酸和/或磷酸盐能很好的保护金属氧化膜层1212，而二硝基苯能加快氢气的生成速度。

而且，通过调节有机溶剂、溶质的配比、调节添加物的成分，可以调整电能鞭炮单元100的起爆时间、

进一步的，在本实施例中，电解液包括硫磺味添加剂。因此，电能鞭炮单元100爆炸后可产生硫磺味的气味，更加接近传统火药鞭炮的爆炸过程，用户体验得以进一步提升。

上述电子鞭炮及其电能鞭炮单元100，通电可使鞭炮主体120内的电解液电解出气体。随着电解过程的持续，气体将在壳体110内的不断累积，形成密闭高压环境。当气压超过壳体110的承载极限时，壳体110便会破裂，高压气体瞬间向外部释放以产生类似于传统鞭炮的爆炸效果。上述电能鞭炮单元100无需火药，且爆炸过程无需燃烧，故安全且环保。而且，上述电能鞭炮单元100爆炸时不仅能产生声音，且壳体110会在爆炸中散落，能更加真实的模拟传统鞭炮的引爆过程。因此，上述电子鞭炮及其电能鞭炮单元100能够产生接近传统鞭炮的气氛，用户体验得到提升。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。