Elektrik akımı gaz içerisinden geçerken gaz iyonizasyonu ve gaz ışıması oluşur. Gazışıl lambalarda asal gazlar ve metal buharları kullanılır. Işımanın spektrumu, yani ışığın rengi doldurulan gaza ya da metal buharına bağlıdır. Örneğin neon gazı kırmızı ışık, sodyum buharı sarı ışık, cıva buharı mavimtırak ışık verir.
Bir gazışıl lambanın çalışma şeklini iyice anlamak için şekilde verilen devreyi iyice incelemek gerekir.
Bu devrede gerilim 0 V’dan 220 V’a doğru yavaş yavaş artırılmak suretiyle, voltmetre ve ampermetre izlenmektedir. Gerilim 100 V’a geldiğinde birden bire ampermetre sapmakta, lamba ışıldamakta ve voltmetre 60-80 V arası bir değer göstermektedir. 100 kΩ’luk seri direnç küçültülmek suretiyle akım yükseltilse bile bu gerilimin değişmediği anlaşılmaktadır. Kaynak gerilimi 100 V’dan 85 V’a düşürüldüğünde lambanın söndüğü görülmüştür.
Bu sınamadan çıkarılacak sonuçlar şöyle sıralanabilir. Bir gazışıl lamba ancak belirli bir gerilim uygulandığında ışıldar. Bu gerilim ateşleme gerilimi diye anılır. Gazışıl lamba ışıldadıktan sonra gerilimi kararlı kalır. Buna ışıldama gerilimi denir. Gerilim belirli bir değerin altına düşürüldüğünde gazışıl lamba söner. Bu gerilim sönme gerilimi olarak tanımlanır.
Gazışıl lamba, içinde alçak basınç altında genellikle neon gibi asal bir gaz ve iki elektrot bulunan bir cam tüptür. Elektrotlara bir gerilim uygulandığında gaz içinde bulunan serbest elektronlar anoda doğru hareket ederler. Ancak bu hareket sırasında devamlı gaz atomlarıyla çarpışma halindedirler. Gerilim yeterli büyüklükte ve gaz basıncı düşük olduğunda, serbest elektronların hareket enerjileri oldukça büyük olur. Büyük hareket enerjisi kazanmış elektronlar gaz atomlarıyla çarpıştıklarında, bir ya da bir çok elektron koparırlar. Bu oluşum çarpma iyonizasyonu olarak tanımlanır. Çarpma iyonizasyonu nedeniyle yeni ortaya çıkan elektronlar hızlanarak başka atomlara çarpar ve yeni yeni serbest elektronlar oluşturarak zincirleme halinde bir çarpma iyonizasyonu ortaya çıkarırlar. Ortaya çıkan serbest elektronlar anoda doğru, elektron kaybetmiş gaz atomları katota doğru çekilirler.
Çarpma iyonizasyonu 0,0001 saniyede zincirleme halinde çığ gibi büyür. Bu zincirleme artış engellenmezse, lamba kısa sürede tahrip olur. Bu nedenle:
Gazışıl lambalarda dirençler yardımıyla akımın kısıtlanması zorunludur.
Panolara takılan neon lambalarında ohmik bir direnç kullanılmaktadır. Alternatif akım kullanılan diğer bütün gazışıl lambalarda ohmik direnç yerine güç kaybını olanaklar içinde düşük tutabilmek için şok bobinlerinden ya da balast trafolarından yararlanılmaktadır.
Bir gaz atomu ile çarpışan elektronun hareket enerjisi çarpma iyonizasyonu için yetersiz kalır ve bu enerji gazın cinsine bağlı olarak belirli bir değeri aşar ise, çarpışma anında gaz atomunun yörüngesinde dönen elektron kısa bir süre için yörünge dışına atılır. Bu elektron tekrar eski yörüngesine dönerken bir titreşim hareketi yapar ve çarpışma anında aldığı enerjiyi elektromanyetik ışıma enerjisi halinde yani ışık olarak dışarıya verir. Bu oluşum bütün gaz atomlarında aynı zamanda ve aynı miktarlarda ortaya çıkmaktadır.
Görülen ışığın dışında birçok gaz ve cıva buharlı ışıl lambalarda ultraviyole(UV) ışınları da birlikte oluşur. UV ışınları göz tarafından algılanmadığından görülemezler, ancak bunlar bir flouresans madde üzerine düştüklerinde maddeyi parıldatarak görülür hale geçerler.
