Khi mạch cung cấp điện bên ngoài, đầu ra của máy biến áp sẽ sản xuất hàng ngàn volt hoặc thậm chí hàng chục ngàn volt điện áp cao.
Khi điện áp cao này được áp dụng cho các điện cực ở hai đầu của đèn neon, các hạt tích điện trong đèn neon được tăng tốc trong điện trường điện áp cao và bay đến điện cực, có thể kích thích một số lượng lớn các electron. Những electron kích thích này được tăng tốc trong một điện trường điện áp cao và va chạm với các nguyên tử khí bên trong đèn. Khi các electron này va chạm với năng lượng của các nguyên tử khí tự do, chúng ion hóa các nguyên tử khí để tạo thành các ion và electron dương. Đây là sự ion hóa của khí. Sự va chạm giữa các hạt tích điện và các nguyên tử khí phát ra thêm năng lượng dưới dạng photon, hoàn thành quá trình chiếu sáng ánh sáng neon.
