霓虹灯有两大类：单纯充入惰性气体型和充有氩汞气体并在管内壁涂有荧光粉型。前者在放电过程中辐射原子的特征光谱；后者会在放电过程中通过汞原子激发产生253.7nm紫外光子辐射，这些紫外光子又激发荧光粉形成量子转换而发光。
单纯充入惰性气体的灯型中，惰性气体的主要作用如下：
1、参与原子受激辐射发光，例如充氖的霓虹灯会发射出红色光谱；
2、有效地维持放电进行，防止电子的自由程过大以至在没有发生激发和电离过程前，自由电子自然消亡；
3、控制电子迁移率，即控制放电管的电导率，从而决定霓虹灯管内的电场强度，形成霓虹灯管压降；
4、有效压抑原子蒸发，使阴极溅射现象得到改善，有效地延长了霓虹灯寿命。
在充氩气+汞的荧光粉管灯型中，惰性气体的主要作用是：
1、提高气体放电的电离几率与汞原子激发几率，使汞原子受激辐射253.7nm紫外光子的效率增强。
2、决定电场电位梯度，建立灯管压降；
3、当充入合适气压的惰性气体时，可实现混合气体的潘宁效应，有益于降低灯的启辉电压；
4、减少阴极溅射的可能性，延长灯管寿命。
