当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，霓虹灯管内的带电粒子在高压电场中被加速并飞向电极，能激发产生大量的电子。这些激发出来的电子，在高电压电场中被加速，并与灯管内的气体原子发生碰撞。当这些电子碰撞游离气体原子的能量足够大时，就能使气体原子发生电离而成为正离子和电子，这就是气体的电离现象。带电粒子与气体原子之间的碰撞，多余的能量就以光子的形式发射出来，这就完成了霓虹灯的发光点亮的整个过程。
灯光色彩 管内气体 玻璃管或荧光粉颜色
红色 无色
火黄 氖 奶黄色
桔红 绿色
玫瑰色 蓝色
蓝色 蓝色
绿色 绿色
白色 氩、少量 白色
奶黄 汞 奶黄
玉色 玉色
淡玫色 淡玫色
金黄 金黄管+奶黄粉
淡绿 绿、白混合粉
