Lorsqu’un carburant brûle, il produit de la suie, qui sont de petites particules de carbone. Ces particules peuvent devenir incandescentes, c’est-à-dire qu’elles émettent de la lumière lorsqu’elles sont chauffées à une température suffisamment élevée. C’est l’incandescence des particules de suie qui donne à une flamme son aspect lumineux.

2. Chimiluminescence

La chimiluminescence est l'émission de lumière résultant d'une réaction chimique. Dans une flamme, la chimiluminescence se produit lorsque certaines espèces chimiques, comme le monoxyde de carbone et le formaldéhyde, réagissent avec l'oxygène. L'énergie libérée par ces réactions se présente sous forme de lumière.

3. Ionisation

Lorsqu’une flamme est très chaude, les atomes et les molécules du carburant peuvent s’ioniser. Cela signifie qu’ils perdent leurs électrons, laissant derrière eux des ions chargés positivement. La recombinaison des ions avec les électrons peut libérer de l’énergie sous forme de lumière.

Les contributions relatives de ces trois mécanismes à la luminosité d'une flamme dépendent du type de combustible et des conditions dans lesquelles il est brûlé. Par exemple, une flamme qui brûle un mélange de carburant riche (c'est-à-dire une flamme avec un rapport carburant/air élevé) produira plus de suie et sera donc plus lumineuse qu'une flamme qui brûle un mélange de carburant pauvre. De même, une flamme qui brûle à haute température produira plus de chimiluminescence et d’ionisation qu’une flamme qui brûle à basse température.