Khi nối mạch điện bên ngoài, đầu ra máy biến áp sẽ tạo ra điện áp cao vài nghìn volt, thậm chí hàng chục nghìn volt.
Khi điện áp cao này được đặt vào các điện cực ở cả hai đầu của ống neon thủy tinh, các hạt tích điện bên trong ống được gia tốc trong điện trường-cao áp và bay về phía các điện cực, tạo ra một số lượng lớn electron.
Những electron bị kích thích này được gia tốc trong điện trường{0}}cao áp và va chạm với các nguyên tử khí bên trong ống. Khi năng lượng của các electron này va chạm với các nguyên tử khí tự do đủ lớn thì các nguyên tử khí bị ion hóa thành các ion dương và electron; đây là hiện tượng ion hóa khí.
Năng lượng dư thừa từ sự va chạm giữa các hạt tích điện và nguyên tử khí được phát ra dưới dạng photon, do đó hoàn thành toàn bộ quá trình ánh sáng neon thủy tinh chiếu sáng ống.