Alle diese Lampen besitzen jedoch einen in den Hauptmerkmalen übereinstimmenden Aufbau. Ein Glasgefäß, häufig verwendet man wegen seiner Hitzebeständigkeit Quarzglas, wird mit zwei Elektroden versehen und erhält anschließend eine Gasfüllung, wobei der Gasdruck variieren kann. Mitunter sieht man in solchen Lampen auch das Kondensat der betreffenden Füllung. Beispielsweise ist in Quecksilberdampfdrucklampen auch immer ein kleines Kügelchen aus Quecksilber zu erkennen. Hat die Gasentladung in der Lampe gezündet und erhöht sich ihre Betriebstemperatur, dann verdampft das flüssige Quecksilber. In der Lampe befindet sich dann Quecksilberdampf.
Die Gasentladung in der Lampe beruht auf Ionisationsvorgängen. Erhöht man die an den Elektroden anliegende Spannung, dann werden zufällig im Gas anwesende freie Ladungsträger immer schneller zu den jeweils entgegengesetzt geladenen Elektroden beschleunigt. Treffen sie auf ihrem Weg dorthin mit neutralen Atomen zusammen, dann können sie diese ionisieren und dabei Elektronen aus den Atomhüllen herausschlagen. Der Ionisationsvorgang setzt ein, wenn die an der Gasentladungslampe anliegende Spannung immer weiter erhöht wird, weil die Ladungsträger dann immer größere kinetische Energien erlangen. Man spricht in diesem Falle von Stoßionisation.
Die durch Ionisation frei gesetzten Elektronen können ihrerseits selbst Ionisationsvorgänge auslösen - in der Gasröhre entstehen Elektronenlawinen. Die Gasentladung zündet, wenn pro Zeiteinheit mehr freie Ladungsträger gebildet werden als sich wieder zu neutralen Atomen zusammenfügen (Rekombination).
Füllt man Gasentladungslampen mit hochreinen Gasen, dann geht nach
erfolgter Zündung Licht mit sehr genau festgelegten Wellenlängen
von ihnen aus. Dieses Licht kann man mithilfe eines Spaltes und eines
Gitters (Spektralapparat) in Form von Spektrallinien darstellen. Man nennt
solche Gasentladungslampen daher auch Spektrallampen
oder, nach ihrem Erfinder HEINRICH GEISSLER (1815-1879), geißlersche
Röhren.