霓虹燈有兩大類：單純充入惰性氣體型和充有氬汞氣體并在管內壁涂有熒光粉型。前者在放電過程中輻射原子的特征光譜；后者會在放電過程中通過汞原子激發產生253.7nm紫外光子輻射，這些紫外光子又激發熒光粉形成量子轉換而發光。

單純充入惰性氣體的燈型中，惰性氣體的主要作用如下：

1、參與原子受激輻射發光，例如充氖的霓虹燈會發射出紅色光譜；

2、有效地維持放電進行，防止電子的自由程過大以至在沒有發生激發和電離過程前，自由電子自然消亡；

3、控制電子遷移率，即控制放電管的電導率，從而決定霓虹燈管內的電場強度，形成霓虹燈管壓降；

4、有效壓抑原子蒸發，使陰極濺射現象得到改善，有效地延長了霓虹燈壽命。

在充氬氣+汞的熒光粉管燈型中，惰性氣體的主要作用是：

1、提高氣體放電的電離幾率與汞原子激發幾率，使汞原子受激輻射253.7nm紫外光子的效率增強。

2、決定電場電位梯度，建立燈管壓降；

3、當充入合適氣壓的惰性氣體時，可實現混合氣體的潘寧效應，有益于降低燈的啟輝電壓；

4、減少陰極濺射的可能性，延長燈管壽命。