Lorsque le circuit d'alimentation externe est connecté, la sortie du transformateur génère une haute tension de plusieurs milliers, voire dizaines de milliers de volts. Lorsque cette haute tension est appliquée aux électrodes aux deux extrémités du tube néon, les particules chargées à l'intérieur du tube sont accélérées dans le champ électrique à haute tension et volent vers les électrodes, générant un grand nombre d'électrons. Ces électrons excités sont accélérés dans le champ électrique à haute tension et entrent en collision avec des atomes de gaz à l'intérieur du tube.
Lorsque l’énergie de ces électrons entrant en collision avec les atomes de gaz libres est suffisamment grande, les atomes de gaz sont ionisés en ions et électrons positifs ; c'est le phénomène d'ionisation des gaz. L'énergie excédentaire provenant des collisions entre les particules chargées et les atomes de gaz est émise sous forme de photons, complétant ainsi tout le processus d'éclairage du tube par la lumière néon.
