Loistelamput ovat rakenteeltaan paljon monimutkaisempia kuin hehkulamput ja tehokkaampia. Hehkulamppu tuottaa hyvin vähän valoa suhteessa sen tuottamaan lämmön määrään ja tuhlaa paljon energiaa. Loistelamput tuhlaavat hyvin vähän energiaa ja kestävät yleensä jopa kuusi kertaa pidempään kuin hehkulamput. Ne ovat rakenteeltaan putkimaisia, ja niiden päädyt on suljettu, ja niissä on kaksi ulkoista tappia. Lasiputken sisäpuoli on jauhemaalattu fosforilla, ja pieni tippa elohopeaa asetetaan myös argonkaasulla täytetyn lampun sisään. Kummassakin päässä oleva elektrodi kytkeytyy sähköpiireihin.
Perustiedot valon tuottamisesta ovat hyödyllisiä. Atomeilla on negatiivisesti varautuneita elektroneja, jotka kiertävät ydintä eri etäisyyksillä. Kun atomi absorboi tarpeeksi energiaa, se voi saada yhden elektroneista hyppäämään korkeammalle kiertoradalle. Kun elektroni menettää energiaa, se putoaa takaisin edelliselle kiertoradalleen. Kun se tekee niin, se lähettää valon fotonin. Avain valon tuottamiseen on silloin jännittävissä atomeissa, jotka riittävät lyömään elektroneja kiertoradaltaan.
Kun sähkö virtaa loistelamppujen elektrodien läpi, se tuottaa varauksen, joka saa vapaat elektronit kulkemaan kaasulla täytetyn putken läpi elektrodista toiseen. Tämä energia höyrystää pienen osan elohopeasta putken sisällä. Elektronit ja ionit (varautuneet atomit) törmäävät kaasumaisiin elohopeatomeihin, jotka puolestaan vapauttavat ultravioletti (UV) fotoneja.
Koska ihmiset eivät näe UV -valoa, loistelamppujen suunnittelussa on vielä yksi vaihe. Niiden avain on fosforipinnoite, joka vuoraa sisäisen lasiputken. Kun fosfori altistuu UV -valolle, se imee energian ja säteilee sen takaisin näkyvänä valona. Tässä loistelamput loistavat hehkulamppujen yli, koska perinteisessä hehkulampussa hukkaan menevä UV -energia muuttuu sen sijaan näkyväksi valoksi.
Koska atomit ovat yleensä stabiileja neutraalilla varauksella ja varautuvat tai ionisoituvat vasta, kun ne saavat tai menettävät elektronin, loistelampuilla on erilaisia käynnistysmekanismeja pallon saamiseksi putken sisään. Vanhemmat valot käyttivät käynnistyskytkinmekanismia, joka toisinaan kesti minuutin tai niin, että kaasu ionisoitiin kokonaan. Välillä valo välkkyy. Nykypäivän polttimoissa on liitäntälaitteeseen sisäänrakennettu ionisoiva liipaisin, joka on pieni laite, joka ohjaa elektrodeja syöttävää sähkövirtaa.
Atomin rakenne määrää tuotetun fotonin tyypin ja siten valon aallonpituuden tai värin. Vaikka loisteputket ovat paljon tehokkaampia kuin hehkulamput ja kestävät paljon pidempään, ihmiset yleensä pitävät parempana kodin vanhanaikaisten lamppujen valoa, koska se on lähempänä punaista aallonpituutta. Tämä saa sen näyttämään “lämpimämmältä”. Loistelamppujen kirkas hehku siirtyy kohti “viileämpää” sinistä spektriä. Kotikäyttöön suunnitellut uutissipulit käyttävät usein fosforiseosta, joka tuottaa lämpimämpää valoa kuin vanhemmat loisteputket.