Liuminescencinės lempos yra daug sudėtingesnės konstrukcijos nei kaitrinės lemputės ir yra efektyvesnės. Kaitrinė lemputė skleidžia labai mažai šviesos, palyginti su jos generuojamu šilumos kiekiu, todėl išeikvojama daug energijos. Liuminescencinės lemputės sunaudoja labai mažai energijos ir paprastai tarnauja iki šešių kartų ilgiau nei kaitrinės lemputės. Jie yra vamzdinio dizaino, su uždengtais galais, kurių kiekvienas turi du išorinius kaiščius. Stiklinio vamzdelio vidus padengtas milteliniu būdu fosforu, o į lemputę, kuri užpildyta argono dujomis, taip pat įdėtas mažas gyvsidabrio lašelis. Elektrodas abiejuose galuose jungiasi prie elektros grandinių.
Naudinga suprasti, kaip gaminama šviesa. Atomai turi neigiamo krūvio elektronus, skriejančius aplink branduolį įvairiais atstumais. Kai atomas sugeria pakankamai energijos, vienas iš elektronų gali peršokti į aukštesnę orbitą. Kai elektronas praranda energiją, jis grįžta į savo ankstesnę orbitą. Kai tai daro, jis skleidžia šviesos fotoną. Šviesos kūrimo raktas yra pakankamai įdomiuose atomuose, kad išmuštų elektronus iš jų orbitų.
Kai elektra teka per elektrodus fluorescencinėse lempose, ji sukuria krūvį, dėl kurio laisvieji elektronai keliauja dujomis užpildytu vamzdžiu iš vieno elektrodo į kitą. Ši energija išgarina nedidelę gyvsidabrio dalį vamzdžio viduje. Elektronai ir jonai (įkrauti atomai) susiduria su dujiniais gyvsidabrio atomais, kurie savo ruožtu išskiria ultravioletinius (UV) fotonus.
Kadangi žmonės nemato UV šviesos, yra dar vienas žingsnis kuriant fluorescencines lemputes. Svarbiausia, kad jie yra fosforo dangoje, kuri iškloja vidinį stiklo vamzdelį. Kai fosforas yra veikiamas UV spindulių, jis sugeria energiją ir išspinduliuoja ją atgal kaip matomą šviesą. Čia fluorescencinės lempos yra pranašesnės už kaitrines lemputes, nes UV energija, išeikvota kaip tradicinėje lemputėje prarasta šiluma, paverčiama matoma šviesa.
Kadangi atomai paprastai yra stabilūs su neutraliu krūviu ir įkraunami arba jonizuojami tik tada, kai įgyja arba praranda elektroną, fluorescencinės lempos turi įvairius paleidimo mechanizmus, kad rutulys riedėtų vamzdžio viduje. Senesniuose žibintuose buvo naudojamas starterio jungiklio mechanizmas, kuris kartais užtrukdavo minutę, kol visiškai jonizuotų dujas. Tuo tarpu šviesa mirgėjo. Šiandieninės lemputės turi jonizuojantį gaiduką, įmontuotą į balastą, kuris yra mažas įtaisas, valdantis elektros srovę, tiekiančią elektrodus.
Atomo struktūra lemia gaminamo fotono rūšį, taigi ir šviesos bangos ilgį arba spalvą. Nors fluorescencinės lemputės yra daug efektyvesnės nei kaitrinės ir tarnauja daug ilgiau, žmonės dažniausiai teikia pirmenybę senamadiškų lempučių šviesai namuose, nes ji yra arčiau raudonos bangos ilgio. Dėl to jis atrodo „šiltesnis“. Ryškus fluorescencinių lempučių švytėjimas perkeliamas į „vėsesnį“, mėlyną spektrą. Naujienų lemputėse, skirtose naudoti namuose, dažnai naudojamas fosforo mišinys, suteikiantis šiltesnę šviesą nei senesnės fluorescencinės lempos.