Τα φώτα φθορισμού είναι πολύ πιο περίπλοκα σε σχεδιασμό από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως και είναι πιο αποτελεσματικά. Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως παράγει πολύ λίγο φως σε σχέση με την ποσότητα θερμότητας που παράγει, σπαταλώντας πολύ ενέργεια. Οι λαμπτήρες φθορισμού σπαταλούν πολύ λίγη ενέργεια και γενικά διαρκούν έως και έξι φορές περισσότερο από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως. Έχουν σωληνωτό σχεδιασμό, με καλυμμένα άκρα που διαθέτουν δύο εξωτερικές ακίδες το καθένα. Το εσωτερικό του γυάλινου σωλήνα είναι επικαλυμμένο με σκόνη με φώσφορο και μια μικρή σταγόνα υδραργύρου τοποθετείται επίσης μέσα στον βολβό, ο οποίος είναι γεμάτος με αέριο αργό. Ένα ηλεκτρόδιο σε κάθε άκρο συνδέεται με ηλεκτρικά κυκλώματα.
Η βασική κατανόηση του τρόπου παραγωγής του φωτός είναι χρήσιμη. Τα άτομα έχουν αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια που περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα σε διάφορες αποστάσεις. Όταν ένα άτομο απορροφά αρκετή ενέργεια μπορεί να προκαλέσει ένα από τα ηλεκτρόνια να πηδήξει σε υψηλότερη τροχιά. Καθώς το ηλεκτρόνιο χάνει ενέργεια, πέφτει πίσω στην προηγούμενη τροχιά του. Όταν το κάνει, εκπέμπει ένα φωτόνιο φωτός. Το κλειδί για την παραγωγή φωτός τότε, είναι τα διεγερτικά άτομα που είναι αρκετά για να χτυπήσουν τα ηλεκτρόνια από τις τροχιές τους.
Όταν η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσα από τα ηλεκτρόδια σε λαμπτήρες φθορισμού, παράγει ένα φορτίο που αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να ταξιδέψουν μέσω του γεμισμένου με αέριο σωλήνα από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο. Αυτή η ενέργεια εξατμίζει ένα μικρό μέρος του υδραργύρου μέσα στο σωλήνα. Τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα (φορτισμένα άτομα) συγκρούονται με αέρια άτομα υδραργύρου, τα οποία με τη σειρά τους απελευθερώνουν υπεριώδη (UV) φωτόνια.
Καθώς οι άνθρωποι δεν μπορούν να δουν το υπεριώδες φως, υπάρχει ένα ακόμη βήμα στον περίτεχνο σχεδιασμό των λαμπτήρων φθορισμού. Το κλειδί είναι στην επίστρωση φωσφόρου που επενδύει τον εσωτερικό γυάλινο σωλήνα. Όταν ο φώσφορος εκτίθεται σε υπεριώδη ακτινοβολία, απορροφά την ενέργεια και την εκπέμπει πίσω ως ορατό φως. Αυτό είναι όπου τα φώτα φθορισμού υπερέχουν έναντι των λαμπτήρων πυρακτώσεως, καθώς η ενέργεια UV που χάνεται καθώς η χαμένη θερμότητα σε έναν παραδοσιακό λαμπτήρα μετατρέπεται σε ορατό φως.
Δεδομένου ότι τα άτομα είναι γενικά σταθερά με ουδέτερο φορτίο και φορτίζονται ή ιονίζονται μόνο όταν αποκτούν ή χάνουν ένα ηλεκτρόνιο, τα φώτα φθορισμού έχουν ποικίλους μηχανισμούς εκκίνησης για να κάνουν τη σφαίρα να κυλά μέσα στο σωλήνα. Τα παλαιότερα φώτα χρησιμοποιούσαν έναν μηχανισμό διακόπτη εκκίνησης που μερικές φορές χρειαζόταν περίπου ένα λεπτό για να ιονίσει πλήρως το αέριο. Στο ενδιάμεσο, το φως θα τρεμοπαίζει. Οι σημερινοί λαμπτήρες έχουν μια σκανδάλη ιονισμού ενσωματωμένη στο ballast, το οποίο είναι η μικρή συσκευή που ελέγχει το ηλεκτρικό ρεύμα που τροφοδοτεί τα ηλεκτρόδια.
Η δομή ενός ατόμου υπαγορεύει το είδος του φωτονίου που παράγεται, και επομένως το μήκος κύματος ή το χρώμα του φωτός. Αν και οι λαμπτήρες φθορισμού είναι πολύ πιο αποδοτικοί από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως και διαρκούν πολύ περισσότερο, οι άνθρωποι προτιμούν γενικά το φως από τους παλιομοδίτικούς λαμπτήρες στο σπίτι, καθώς είναι πιο κοντά στο κόκκινο μήκος κύματος. Αυτό το κάνει να φαίνεται «πιο ζεστό». Η φωτεινή λάμψη των λαμπτήρων φθορισμού μετατοπίζεται προς το «ψυχρό», μπλε φάσμα. Οι λαμπτήρες ειδήσεων που έχουν σχεδιαστεί για οικιακή χρήση χρησιμοποιούν συχνά ένα μείγμα φωσφόρου που παρέχει θερμότερο φως από τα παλαιότερα φθορίζοντα.