Nguyên nhân căn bản là do phương thức phát sáng của đèn huỳnh quang và đèn sợi đốt khác nhau. Đèn sợi đốt phát sáng nhờ vào dòng điện thông qua hiệu ứng nhiệt do sợi đốt bóng đèn tạo ra. Bất kỳ một vật thể nào khi được tăng nhiệt tới hơn 5250C đều sẽ phát sáng. Hơn nữa, hiệu suất phát sáng sẽ tăng lên tuỳ vào sự tăng cao của nhiệt độ, nên người ta thường dùng dây vônfram có điểm cháy cao (34100C) làm dây tóc bóng đèn.

Nguyên lý phát sáng của đèn huỳnh quang hoàn toàn khác. Bên trong thành ống đèn của đèn huỳnh quang có quét một lớp chất huỳnh quang, hai đầu có gắn các điện cực, bên trong bóng đèn bơm đầy khí Acgon và một ít thuỷ ngân. Khi có dòng điện chạy qua, điện cực phát xạ ra các hạt điện. Những hạt điện này sẽ vận động sang đầu kia bên trong đèn với tốc độ rất cao. Trên đường vận động, khi gặp phải các phân tử, Acgon sẽ phóng ra nhiều các hạt điện hơn. Một lượng lớn các hạt điện va đập vào các phân tử thuỷ ngân bay hơi làm cho các phân tử này có được nguồn năng lượng từ bên ngoài và đạt được mức năng lượng cao. Khi những phân tử này ở trạng thái cao, năng lượng quay lại trạng thái bình thường, nó sẽ phát xạ các năng lượng dư thừa ra bằng tia tử ngoại. Chúng ta không nhìn thấy tia tử ngoại, nhưng sau khi nó bị chất huỳnh quang trên vách ống đèn hút hết thì chất huỳnh quang sẽ phát ra ánh sáng có thể nhìn thấy. Vì vậy, trong quá trình phát sáng của đèn huỳnh quang, nhiệt lượng sinh ra rất ít, ánh sáng mà nó phát ra là một dạng ánh sáng lạnh. Điều này làm cho hiệu suất phát sáng của đèn huỳnh quang được nâng cao rõ rệt và sẽ tiết kiệm điện hơn đèn sợi đốt.

Chất huỳnh quang khác nhau có thể phát ra ánh sáng với tần suất khác nhau và chúng ta có thể nhìn thấy các ánh sáng với màu sắc khác nhau. Nếu lựa chọn chất huỳnh quang thích hợp, có thể làm được ánh sáng của đèn huỳnh quang giống với ánh sáng mặt trời, đây chính là đèn mặt trời mà chúng ta thường nói.