Une lampe à vapeur de sodium sous haute pression contient généralement un amalgame de sodium (80%) et de mercure (20%) en tant que gaz de travail, et du xénon en tant que gaz d'emprisonnement. Au démarrage, le sodium n'étant pas vaporisé (état solide), quelques électrons entre en interaction avec les atomes de xénon, donnant une faible lueur de couleur bleue. Peu à peu, le sodium se vaporise. Le rayonnement issu des intéractions entre les électrons et les atomes de sodium prend le pas sur celui issu du xénon.
Dans un tube à décharge se produisent des collisions élastiques et inélastiques. Une collision fait suite à une « rencontre » entre un électron libre et un ion ou un atome (par exemple de sodium ou de néon). Dans le cas d'une collision inélastique, l’électron, qui transporte initialement de l’énergie, cède celle-ci qui est captée par l’ion. Cette énergie peut être captée de deux manières :
Elle peut être rayonnée vers l’extérieur. Se produit un rayonnement électromagnétique, qui peut être visible. On parle dans ce cas de « lumière ».
Elle peut être absorbée par l’ion. On parle alors de transfert d’énergie cinétique, qui peut être vue comme une quantité de mouvement. Cette énergie augmente la quantité de mouvement (vibrations) de l’ion. À grande échelle, cela se manifeste par une hausse de la température.
Dans le cas d'une collision élastique, l’électron intègre l’atome mais est immédiatement réémis vers l’extérieur. Il ne se produit pas de transfert d’énergie cinétique ou par rayonnement.
Dans le cas d'une lampe LPS, les collisions inélastiques se produisent principalement avec des atomes de sodium (élément principal). Les collisions élastqiues se produisent principalement avec des atomes de néon (élément neutre). La présence du néon engendre une faible lumière rouge dans la lampe LPS au démarrage. Cette lumière est provoquée par la faible quantité de collisions inélastiques avec le néon. Par la suite, le sodium se vaporise et la plupart des collisions inélastiques se produisent avec le sodium, rendant une lumière de couleur majoritairement jaune-orangée. Une fois la lampe en régime établi, les collisions élastiques avec les atomes de néon contribuent à une meilleure circulation des électrons. Cette circulation augmente ainsi le nombre de collisions inélastiques avec le sodium.