大多數霓虹燈都采用冷陰極輝光放電。因冷陰極工作時，整個燈基本不發熱，從電能轉換成光能的效率高。它的壽命遠比普通日光燈長，如從用料、加工到安裝都能保證質量，霓虹燈管的使用壽命可高達2ooooh --3ooooh，在我國地方標準中要求不低于zaooha冷陰極放電燈還有一個很大的優點是開關次數基本上不影響其壽命，所以特別適合作需頻繁開關的廣告用燈。
它依靠正離子轟擊陰極使陰極發射二次電子來維持放電，故需一定的陰極位降為正離子加速提供能量，陰極位降大小約looV---200V。
為保證能在正常輝光放電區內放電并在工作時不發生較大的陰極濺射，陰極需有足夠大的面積，否則會因流過較大電流，導致陰極電流密度過大使陰極位降升高，變成異常輝光放電，加重陰極濺射而縮短燈管壽命。
在可能的情況下，霓虹燈的燈管應盡量長一些，內徑要小一些，盡量提高正柱區壓降在燈管總壓降中的比例以提高光效。
為順利點燃霓虹燈管并能在較低電壓下穩定工作，必須配備高壓變壓器(以漏磁式居多，但因它笨重、耗電大將逐漸被電子式取代)并作到合理匹配以節省工程造價。
霓虹燈使用交流電工作，所以兩只電極交替作陰極和陽極，其輝光放電的區域分布也交替變化順序方向，由于人的視覺暫留作用，可以看到輝光均勻地布滿整個燈管，發光效果比用直流電理想得多。因此兩個電極從用料到加工應盡量做到一致。
因霓虹燈是真空電光源，所以整個生產過程需注意真空衛生。嚴格按電真空技術要求用料和生產，這樣才能保證質量。