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，七彩灯，这就完成了霓虹灯的发光点亮的整个过程。
《周礼、司恒氏》载“凡邦之大事，供烛庭燎、烛麻烛也”，可见，周朝就有了烛灯。到了战国，灯的制造工艺蓬勃发展，这在屈原《楚辞》中就有所表述：“兰膏明烛华铜错”。汉代是铜灯制作的鼎盛时期。《西京杂记》载：“汉高祖入咸阳宫，秦有青玉五枝灯，高七尺五寸，濠江区彩灯，下作蟠螭，口衔灯，led 彩灯，燃则鳞甲皆动，圣诞彩灯，焕炳若列星盈盈。””到了唐朝，元宵放灯发展成盛况***的灯市，京城“作灯轮高二十丈，衣以锦绮，饰以金银，燃五万盏灯，簇之如花树”。这之后，各地花灯活动尤为盛行。
霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的稀有气体击燃，它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光，造成大量的电能以热能的形式被消耗掉，因此，用同样多的电能，霓虹灯具有更高的亮度。
在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平也在不断进步。新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由每米灯管耗电56瓦降到每米灯管耗电12瓦。
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