当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，霓虹灯管内的带电粒子在高压电场中被加速并飞向电极，能激发产生大量的电子。它依靠正离子轰击阴极使阴极发射二次电子来维持放电，故需一定的阴极位降为正离子加速提供能量，阴极位降大小约100V—200V。霓虹灯的亮、美、动特点，霓虹灯字，是任何电光源所不能替代的，在各类新型光源不断涌现和竞争中独领。
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霓虹灯是一种低气压冷阴极辉光放电灯。它的结构和部件为正常辉光放电提供保证，霓虹灯发光字，其中的工作物质为得到所需要的光色提供可能。霓虹灯是一种冷阴极辉光放电管，其辐射光谱具有极强的穿透大气的能力，色彩鲜艳绚丽、多姿，发光效率明显优于普通的白炽灯。霓虹灯由灯管和高压变压器组成。灯管由玻管、电极室组成。电极室由电极、云母片（或瓷环）和电极引线组成。
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