Neonlichter funktionieren durch Anlegen einer Hochspannung an die Elektroden an jedem Ende einer versiegelten Glasröhre, die mit Neongas mit niedrigem Druck gefüllt ist. Dadurch wird das Neon ionisiert und zum Leuchten gebracht.
Das Licht von Neongas entsteht durch die ständige Kollision von Atomen, Ionen und Elektronen. Neonatome besitzen 10 Elektronen: Zwei umkreisen das innere Energieniveau und acht umkreisen das äußere Energieniveau. Wenn ein elektrischer Strom durch die Neonatome fließt, absorbieren die acht äußeren Elektronen diese Energie und springen auf ein höheres Energieniveau. In diesem angeregten Zustand sind die Atome instabil und die Elektronen fallen bald wieder auf ihre ursprünglichen Energieniveaus zurück. Die absorbierte Energie wird dann in Form von farbigen Lichtteilchen, den sogenannten Photonen, freigesetzt.
Leuchtreklamen sind zu Buchstaben oder Formen gebogene Glasröhren, deren Farbe die Art des Gases in Kombination mit der Farbe des Glases bestimmt. Unterschiedliche Gase erzeugen unterschiedliche Farben. Neon strahlt rotes Licht aus, Xenon strahlt wie die Mittagssonne, Helium leuchtet gelb, Krypton wäscht sich mit Weiß und Argon in Kombination mit Quecksilberdampf strahlt Blau aus. Ein Gas wie blau leuchtendes Argongas wird in eine gelbe Röhre gegeben, um grünes Licht zu erzeugen. Wenn Argon in blaues Glas gegeben wird, entsteht dunkelblaues Licht.
Leuchtstoffröhren ähneln Neonlichtern, haben aber eine zusätzliche Stufe. Diese Lampen sind mit Niederdruck-Quecksilberdampf gefüllt, der bei Ionisierung ultraviolettes Licht emittiert. Das phosphorbeschichtete Glas nimmt ultraviolette Photonen an und fluoresziert mit sichtbarem Licht.
