气体放电灯的工作原理均基于放电管内的电子、原子、离子之间的相互碰撞。灯管电流的产生依赖于电子碰撞引起的原子的电离，而原子或分子的激发是特征线光谱或谱带的辐射所必需的过程，连续光谱的辐射主要是由于电子和离子复合的结果。汞的主要辐射光谱线在紫外、蓝、绿、黄光区域。

汞蒸气放电的发光效率随汞蒸气压而改变，见图1。在AB段光效随汞蒸气压的升高而增加，这是由于随着气压的升高有更多的汞原子处于6³P₁态，并被激发到更高的能级，在高能级之间跃迁而发出可见光。在BC段中汞蒸气压进一步升高，由于汞原子浓度增大，电子和汞原子的弹性碰撞概率增加。电子通过频繁的弹性碰撞将能量传递给原子，使汞蒸气的温度升高，造成所谓的“体积损耗”，发光效率下降。到C点以后，气体的温度已经升得足够高，使汞原子产生热电离和热激发。这时，有越来越多的汞原子被激发到较高的能级而发出可见光。所以随气压的升高光效又开始上升。同时，由于管壁附近温度较低，不足以产生热激发和热电离，发光电弧向灯的轴心收缩。汞蒸气压越高，这一收缩便越明显，被称为电弧的绳化现象。在DE段，汞蒸气压为1~5atm，电弧的轴心温度约为5500K，此时汞蒸气放电有较高的光效，也比较容易使灯的电参数与220 V市电相配合，因此一般的高压汞灯就是工作在这一区域。EF段是超高气压放电 。