荧光灯工作时，在放电过程中被电场加速的电子与汞原子碰撞，汞原子吸收电子的动能而被激发。激发原子在短时间(10-8～10-9秒)内又回到原来的低能量状态。这时原子由于碰撞而吸收的能量以电磁波辐射能的形式释放出来。在低气压汞蒸气放电条件下，大部分辐射能量集中在波长为253.7nm和185.0nm的两条谱线上，其中前一条谱线占总辐射能量的90%以上，起主要作用。波长为253.7nm的辐射是人眼看不见的紫外线，它照射到玻管内壁的荧光粉涂层上后即转变成可见光。
光色一般照明用荧光灯的光色分为日光色、冷白色和暖白色3种。由于各国气候条件和生活习惯的差别，3种光色的标准各不相同。中国荧光灯标准规定的各种光色的相光色温,日光色为6500K,冷白色4300K，暖白色2900K,并且规定了相应的颜色坐标值和颜色容差范围。
卤磷酸钙荧光粉缺少波长650nm以上的红色光,用它制造的荧光灯的显色性仍不理想。采取添加发射红光的荧光粉可以制成高显色性荧光灯。但由于可见光谱两端的视觉灵敏度非常低，该灯的发光效率降低20～30%。
三基色荧光灯的显色性优良，发光效率也很高。采用稀土金属三基色荧光粉制成的荧光灯，一般显色指数Ra可超过90，发光效率可超过901m/W，并能在相同照度下产生更明亮的感觉和更舒适的视觉效果。
性能荧光灯的性能包括寿命、环境温度对灯的影响和频闪效应。
寿命荧光灯点燃过程中，电子发射物质不断从电极飞溅出来，启动过程飞溅尤其激烈。当电极上的电子发射物质耗尽，或者电极上剩余涂层不能继续发射电子，灯就无法继续燃点。荧光灯从开始使用至不能燃点为止的累计燃点小时数称为它的全寿命。
在荧光灯启动时，电子发射物质损失很大，故启动越频繁,寿命越短。电源电压升高时,灯的电流增大，因电极过热而加速电子发射物质蒸发，寿命缩短。电源电压降低时，电流减小，电极温度不足，启动困难，促使电子发射物质溅散，荧光灯的寿命也将缩短。
荧光灯使用过程中，由于荧光粉老化、玻璃管透明度降低、灯管两端发黑等原因，发射出的光通量逐渐下降。最初100小时光通量下降很快，以后趋于缓慢。从燃点100小时开始计算，至光通量下降到原来的30%时的累计燃点小时数称为荧光灯的有效寿命。
环境温度对灯的影响荧光灯的特性决定于管内汞蒸气压强。当玻管壁冷端温度为38°C时,荧光灯的功率和光通量达到最大值;温度过高或过低，功率和光通量都将下降。荧光灯的光色也受温度影响。一般来说，温度升高，光色向绿蓝色方向转移。
荧光灯的启动特性受温度的影响尤其显著。在低温下，灯管内的惰性气体压强变化不大，但汞蒸气压强却急剧下降，启动非常困难。荧光灯主要是一种室内照明光源，室外使用时则要在灯具和电路上采取相应措施。
频闪效应采用交流电源燃点荧光灯时，在每一个半周期内，随着电流的增减，灯管发出的光通量产生相应的变化，形成闪烁现象，这称为频闪效应。闪烁的频率是交流电频率的2倍。由于频闪效应,在有高速运动物体的环境中采用荧光灯照明，会产生运动物体模糊，转动物体停转、慢转或反向转动等错觉。为了减小频闪效应，可以采用三相接入三支荧光灯的照明电路。使用高频交流电源燃点荧光灯也可消除频闪效应，而且能够把荧光灯的发光效率提高约10%。
荧光灯是一种节能电光源,产量增长速度超过普通照明白炽灯泡。
荧光灯的主要发展趋势是：
①提高发光效率;
②改进显色性能;
③延长寿命;
④增加品种;
⑤开发与荧光灯相配合的电子镇流器;
⑥推广应用细管型和紧凑型荧光灯。
