E40 im Dauerbetrieb: Was LED statt Entladungslampe wirklich spart

Ratgeber · LED-Ersatz für E40

Natriumdampf-, Halogen-Metalldampf- und Quecksilberdampflampen mit E40-Sockel laufen in Hallen oft rund um die Uhr. LED senkt dort Strom- und Wartungskosten drastisch – wie viel davon echte Ersparnis ist und wie viel schlicht weniger Licht, zeigen die Rechenbeispiele.

Inhalt

• Entladungslampe und LED im Vergleich
• Achtung Lichtstrom: fair rechnen
• Stromkosten im Dauerbetrieb
• Rechenbeispiel: 250-W-Natriumdampflampe
• Mehr sparen mit Steuerung
• Szenarien aus der Industrie
• Wartung und Ausfallzeiten
• Fallbeispiel: Produktionshalle mit 180 Lampen
• Auswahl und Lampentypen
• Amortisation nach Betriebsart

E40-Lampen leuchten in Produktions- und Lagerhallen, in der Logistik und im Außenbereich. Ersetzt man Natriumdampf- und Halogen-Metalldampflampen durch LED, sinken die Stromkosten um bis zu 80 %: LED sind sofort hell, halten länger, geben Farben besser wieder und brauchen kein Vorschaltgerät. Im Dauerbetrieb zahlt sich das besonders schnell aus – vorausgesetzt, das Licht reicht danach noch.

Entladungslampe und LED im Vergleich

Bei Entladungslampen zählt das Vorschaltgerät mit, es braucht rund 10 % zusätzlich. Typische Paare aus Bestand und LED-Ersatz:

„Licht“ = Lichtstrom der LED im Verhältnis zur bisherigen Lampe.

Ohne Vorschaltgerät erreichen die Entladungslampen 100 lm/W (Natriumdampf 150 W, mit Vorschaltgerät 91 lm/W), 112 lm/W (Natriumdampf 250 W), 90 lm/W (Halogen-Metalldampf) und 50 lm/W (Quecksilberdampf, HQL – in der EU bereits vom Markt genommen). Sie halten 20.000–24.000 Stunden und brauchen 2–7 Minuten bis zur vollen Helligkeit; Natriumdampf leuchtet orange mit 2.000 K, Halogen-Metalldampf mit 4.200 K, Quecksilberdampf mit 4.000 K. Die LED-Beispiele erreichen 100–130 lm/W, leuchten mit 5.000 K, sind sofort hell und halten mit 50.000 Stunden gut doppelt so lange.

Achtung Lichtstrom: fair rechnen

Die Tabelle zeigt den Haken vieler Umrüstrechnungen: Die LED-Lampen liefern nur 33–79 % des bisherigen Lichtstroms. Ein Teil der Ersparnis entsteht also schlicht durch weniger Licht. Das kann passen, wenn die Halle bisher überbeleuchtet war, gealterte Entladungslampen ohnehin weniger lieferten oder gerichtet abstrahlende LED mehr Licht auf die Arbeitsfläche bringen als eine Lampe im Reflektor. Prüfen Sie es: Beleuchtungsstärke vor und nach dem Umbau messen oder eine Lichtberechnung erstellen lassen – Arbeitsplätze müssen DIN EN 12464-1 und ASR A3.4 erfüllen.

Bei gleichem Lichtstrom fällt die Ersparnis kleiner aus. Mit 130 lm/W braucht eine LED für 15.000 lm rund 115 W (−30 % gegenüber 165 W), für 28.000 lm rund 215 W (−22 %), für 36.000 lm rund 277 W (−37 %) und für 6.300 lm rund 48 W (−65 %). Solche Lampen sind groß, schwer und heizen die Leuchte auf. Hohe Einsparungen bei gleich gutem Licht bringen deshalb vor allem LED-Hallenleuchten mit gezielter Lichtlenkung, ein bedarfsgerechtes Lichtniveau und Steuerung.

Stromkosten im Dauerbetrieb

Rechenbeispiel mit 24 Stunden an 365 Tagen (8.760 h) und 0,25 €/kWh. Amortisation = Kaufpreis der LED (angenommen rund 28–94 €) geteilt durch die jährliche Ersparnis – ohne Montage und mit dem geringeren Lichtstrom der Beispiele.

LED vertragen häufiges Schalten und lassen sich dimmen und zentral steuern. In heißer Umgebung brauchen sie dagegen Hochtemperaturausführungen, denn Standard-LED regeln bei Hitze ab.

Rechenbeispiel: 250-W-Natriumdampflampe

1. Kosten: LED 90 W rund 61 €; neue Natriumdampflampe rund 18 €, neues Vorschaltgerät rund 32 €. Steht beides ohnehin zum Tausch an, kostet die LED nur rund 11 € mehr – plus Arbeitszeit für den Umbau.
2. Leistung: 90 W statt 275 W inklusive Vorschaltgerät – 185 W bzw. 67 % weniger.
3. Energie: 275 W × 24 h × 365 Tage = 2.409 kWh, 90 W × 24 h × 365 Tage = 788 kWh. Ersparnis 1.621 kWh, bei 0,25 €/kWh rund 405 € pro Jahr.
4. Wartung: doppelte Lebensdauer, kein Vorschaltgerät (rund 16 € über die Lebensdauer), rund 8 € weniger Service pro Jahr – zusammen rund 11 € jährlich, insgesamt also rund 416 € pro Jahr.
5. Ergebnis: Der Mehrpreis ist nach rund 10 Tagen eingespielt, der volle LED-Preis nach rund 1,8 Monaten. Über 50.000 Stunden – im Dauerbetrieb knapp 6 Jahre – spart die Lampe 185 W × 50.000 h = 9.250 kWh, mit Wartung rund 2.370 €.

Die LED liefert hier 40 % des bisherigen Lichtstroms. Soll es gleich hell bleiben (28.000 lm), sind bei 130 lm/W rund 215 W nötig – die Ersparnis sinkt dann auf rund 60 W bzw. 130 € pro Jahr. Steigende Strompreise sind nicht eingerechnet.

Beim Umbau werden Vorschalt- und Zündgerät ausgebaut oder überbrückt. Der Anschluss an das 230-V-Netz gehört in die Hände einer Elektrofachkraft. Ausgebaute Entladungslampen enthalten Quecksilber und gehören unzerbrochen in die Altlampensammlung.

Mehr sparen mit Steuerung

Mit Steuerung sparen professionelle E40-LED bis zu 85 % der bisherigen Lichtkosten:

• Bedarfsgerechte Helligkeit: gedimmt bei ausreichendem Tageslicht, Profile je Schicht, Bewegungsmelder für ungenutzte Bereiche – bis zu 40 % weniger Energie.
• Thermomanagement: aktive Kühlung, Temperatursensoren und Leistungsreduzierung bei Hitze verlängern die Lebensdauer um bis zu 50 %.
• Vernetzung: Gruppen per Funk schalten, Verbrauch in Echtzeit überwachen, Wartung vorausschauend planen.

Über die zwei Kontakte des E40-Sockels lässt sich keine Steuerleitung führen: Schraubsockellampen werden per Funk gesteuert, DALI oder 0–10 V setzen Leuchten mit eigenem Treiber voraus – siehe dimmbare LED-Hallenbeleuchtung.

Rechenbeispiel: Eine 250-W-Natriumdampflampe braucht inklusive Vorschaltgerät 6.600 Wh pro Tag und 2.409 kWh im Jahr – rund 602 €. Eine gesteuerte 90-W-LED, die im Schnitt 16 Stunden bei 80 % Leistung arbeitet, braucht 1.152 Wh pro Tag und rund 420 kWh im Jahr – rund 105 €. Das sind 83 % bzw. rund 497 € weniger, rund 92 € mehr als ohne Steuerung.

Hallenweit passt die Steuerung das Licht der laufenden Produktion an, schaltet bei Alarm auf volle Helligkeit und dimmt bei Wartungsarbeiten. Dazu kommen Ra 80+ statt rund Ra 25 bei Natriumdampf für die Qualitätskontrolle, konstanter Lichtstrom und flimmerfreies Licht gegen Ermüdung.

Szenarien aus der Industrie

Monatliche Rechenbeispiele mit 30 Tagen, 24 Stunden täglich und 0,25 €/kWh:

Logistikzentrum: Gegenüber denselben LED ohne Steuerung (24 h: 15.120 kWh ≈ 3.780 €) spart die Steuerung weitere 5.040 kWh bzw. rund 1.260 € pro Monat.

Weitere Rechenbeispiele pro Jahr: Automobilmontage (120 Lampen) rund 94.500 €, Lebensmittelbetrieb (90) rund 49.250 €, Stahlwerk (200) rund 122.500 €, automatisiertes Lager (150) rund 66.000 €, Chemie und Pharma (80) rund 37.800 €, Kraftwerk (250) rund 144.500 €.

Wartung und Ausfallzeiten

Entladungslampen halten 20.000–24.000 Stunden, E40-LED 50.000–100.000 Stunden – zwei- bis fünfmal so lange. Über 10 Jahre im Dauerbetrieb bedeutet das je Lichtpunkt (Rechenbeispiel):

Je Lichtpunkt sparen Sie so in 10 Jahren rund 80–160 € an Lampen, 7–11 Arbeitsstunden (mit 20 € pro Stunde angesetzt 140–220 €, mit den Stundensätzen eines Fachbetriebs deutlich mehr) und 600–1.200 € an Ausfällen – zusammen rund 820–1.580 €. Dazu kommen Vibrationsfestigkeit und ein geringeres Brandrisiko durch die niedrigere Betriebstemperatur.

Fallbeispiel: Produktionshalle mit 180 Lampen

Rechenbeispiel: Halle eines Automobilzulieferers, 8–12 m hoch, Dreischichtbetrieb rund um die Uhr, bisher 180 Natriumdampflampen mit 250 W. Anforderungen: genaue Qualitätskontrolle, minimale Wartung, Vorgaben der Fahrzeughersteller.

Vorher: 180 × 275 W inklusive Vorschaltgerät = 49.500 W; 49,5 kW × 24 h × 365 Tage = 433.620 kWh, bei 0,25 €/kWh rund 108.405 € im Jahr. Dazu kamen rund 3.240 € für Lampen, 1.440 € für Vorschaltgeräte und 18.000 € für wartungsbedingte Produktionsausfälle – zusammen rund 131.085 €. Probleme: 5 Minuten Anlaufzeit nach Stromausfällen, nachlassender Lichtstrom, defekte Vorschaltgeräte, schlechte Farberkennung im orangen Licht, viel Abwärme.

Lösung: 180 E40-LED mit 90 W, 11.200 lm und 5.000 K (rund 10.940 €), zentrale Lichtsteuerung mit Tageslichtsensoren, Monitoring für vorausschauende Wartung und Notstromversorgung für kritische Zonen – Investition insgesamt rund 14.000 €.

Nachher: 180 × 90 W = 16.200 W, dank Steuerung im Schnitt 12.150 W (−25 %). Das ergibt 106.434 kWh bzw. rund 26.609 € im Jahr, dazu rund 220 € für Ersatz-LED und rund 1.800 € Ausfallkosten (−90 %); Vorschaltgeräte entfallen – zusammen rund 28.629 €.

Ergebnis: 327.186 kWh bzw. 75 % weniger Energie, rund 81.797 € weniger Stromkosten, rund 4.460 € weniger Wartung und rund 16.200 € weniger Ausfallkosten – zusammen rund 102.457 € pro Jahr. Die Investition ist nach rund 1,6 Monaten zurückgeflossen, im ersten Jahr spart die Anlage gut das Siebenfache. Über die Lebensdauer der LED (50.000 h, im Dauerbetrieb knapp 6 Jahre) kommen rund 580.000 € zusammen. Zusätzlich sinken die Kühlkosten um rund 4.800 € und die CO₂-Emissionen je nach Strommix um rund 163 t pro Jahr.

Betrieblich zählen Ra 80+ statt rund 25, keine Wartezeit nach Stromausfällen, zuverlässiger Betrieb bei −20 °C und trotz Maschinenvibrationen, rund 95 % weniger Serviceeinsätze und Fernüberwachung – hilfreich auch für ISO 14001 und ESG-Berichte. Aber: Die 180 LED liefern zusammen 2,02 Mio. lm statt 5,04 Mio. lm – 40 % des bisherigen Lichtstroms. Ob die geforderte Beleuchtungsstärke danach erreicht wird, muss eine Lichtberechnung zeigen.

Auswahl und Lampentypen

1. Lichtbedarf: erforderlicher Lichtstrom, Montagehöhe, Beleuchtungsstärke an den Arbeitsplätzen nach DIN EN 12464-1 und ASR A3.4, gleichmäßiges Licht ohne dunkle Zonen; Ra 80 für die meisten Arbeitsplätze, Ra 70 nur für Lager- und Verkehrsflächen.
2. Umgebung: Temperaturbereich (Industrie-LED −40 bis +50 °C), Staub und Feuchte (IP54, IP65, IP67), Vibrationen, Chemikaliendämpfe. In explosionsgefährdeten Bereichen (Zonen 1 und 2) muss die gesamte Leuchte zugelassen sein; ein Lampentausch ist nur erlaubt, wenn ihre Zulassung ihn vorsieht.
3. Betrieb: 8, 16 oder 24 Stunden täglich, Dimmbedarf, Notbeleuchtung nach DIN EN 1838 und ASR A3.4/3, Anbindung an Gebäudeleittechnik oder SCADA. Häufiges Schalten schadet LED nicht.
4. Wirtschaftlichkeit und Wartung: mindestens 100 lm/W, CE- und RoHS-Konformität, Service und Ersatzteile vor Ort, gute Zugänglichkeit, Passform in den vorhandenen Leuchten.
5. Elektrik und Zukunft: Leistungsfaktor über 0,95, Oberschwingungen (THD) unter 10 %, Sanftanlauf, Überspannungsschutz, EMV-Konformität, galvanische Trennung; Protokolle wie Modbus, BACnet oder Ethernet/IP, Firmware-Updates, ein einheitlicher Standard im Werk.

Amortisation nach Betriebsart

E40-LED senken den Energieverbrauch gegenüber Entladungslampen um 65–75 % – mit dem geringeren Lichtstrom der Beispiele; bei gleichem Licht ist die Ersparnis kleiner. Vorschaltgeräte, häufige Lampenwechsel und Ausfälle entfallen. Die Amortisation der Lampen (ohne Montage) hängt von den Betriebsstunden ab:

• Dauerbetrieb (24/7): 1–2 Monate
• Zwei Schichten (16 h): 1–3 Monate
• Eine Schicht (8 h): 2–6 Monate
• Saisonbetrieb: 3–12 Monate

Kleine Betriebe mit bis zu 50 Lampen tauschen zuerst die meistgenutzten Positionen (1–3 Monate), mittlere mit 50–200 Lampen modernisieren komplett mit zentraler Steuerung, große mit über 200 Lampen binden das Licht in die vernetzte Fabrik ein (je 1–2 Monate). Beginnen Sie mit Bereichen im Dauerbetrieb und prüfen Sie aktuelle Förderprogramme von Bund, Ländern und Kommunen. Passende Leuchtmittel finden Sie unter LED-Lampen.