As luzes de néon funcionam aplicando alta voltagem aos eletrodos em cada extremidade de um tubo de vidro lacrado cheio de gás néon de baixa pressão. Isso ioniza o néon e faz com que ele brilhe.
A luz do gás neon é criada pela colisão constante de átomos, íons e elétrons. Os átomos de néon possuem 10 elétrons: dois orbitam o nível de energia interno e oito orbitam o nível de energia externo. Quando uma corrente elétrica passa pelos átomos de néon, os oito elétrons externos absorvem essa energia e saltam para um nível de energia mais alto. Nesse estado de excitação, os átomos ficam instáveis e os elétrons logo voltam aos seus níveis de energia originais. A energia absorvida é então liberada na forma de partículas coloridas de luz chamadas fótons.
Os letreiros de néon são tubos de vidro dobrados em letras ou formas, e o tipo de gás combinado com a cor do vidro determina sua cor. Gases diferentes produzem cores diferentes. O néon emite luz vermelha, raios de xenônio como o sol do meio-dia, o hélio brilha em amarelo, o criptônio se lava com o branco e o argônio combinado com o vapor de mercúrio emite azul. Um gás como o argônio com brilho azul é colocado em um tubo amarelo para criar luz verde. Quando o argônio é colocado em um vidro azul, uma luz azul escura é criada.
As luzes fluorescentes são semelhantes às luzes de néon, mas têm uma etapa extra. Essas luzes são preenchidas com vapor de mercúrio de baixa pressão, que emite luz ultravioleta quando ionizado. O vidro revestido de fósforo aceita os fótons ultravioleta e apresenta fluorescência com luz visível.
