Laseri proizvode toplotne efekte i mogu izazvati opekotine jer proizvode određenu vrstu svetlosti, naime koherentnu svetlost. U tehničkom smislu, koherentna svetlost se sastoji od fotona iste frekvencije i čije su talasne dužine u fazi. Nekoherentna svetlost, poput one koju generišu LED diode, proizvodi fotone čija frekvencija nije ista i njihove talasne dužine nisu u međusobnoj fazi. Koherentna svetlost je vrlo efikasna u prenosu i fokusiranju energije na određeno ciljno mesto, ali takođe generiše veliku količinu toplote koja može biti kontraproduktivna u terapiji. S druge strane, LED diode generišu nekoherentnu svetlost koja može prodreti isto toliko duboko u ljudsko telo kao laserska svetlost, ali bez negativnih efekata kao što je stvaranje opekotina.

Laseri mogu proizviditi veoma uzan opseg talasnih dužina; na primer, kod gasnih lasera to može biti delić nanometra, dok je kod diodnih lasera širina pojasa tipično 1-2 nm. Uređaji koji koriste lasersku svetlost mogu da isporuče znatno veću energiju od LED-a, do 1.600 J / cm2, ali energije veće od 750 J / cm2 mogu biti štetne, sa negativnim posledicama koje se uglavnom pripisuju termičkim efektima. Ovde J označava Džul, jedinicu energije koja je jednaka vatima (Watt) u sekundi). Takođe, sposobnost fokusiranja laserskog svetla sužava područja ozračivanja. Isporuka energije sa LED uređaja je ograničena na približno 30 J / cm2. Svetlost koju proizvode LED može biti kontinuirana ili fotomodulisana. Fotomodulacija znači da se svetlost generiše u pulsirajućem režimu sa određenim impulsnim sekvencama i određenim trajanjem. Pulsirajuća svetlost utiče na ćelije i tkiva na drugačiji način u poređenju sa neprekidnim dejstvom svetlosti. Komercijalno dostupne LED diode za terapijske svrhe imaju talasne dužine u žutim, plavim, crvenim i bliskim infracrvenim delovima spektra.

Crvena svetlost, koja se takođe koristi u uređaju Lucha T8, prodire dublje u tkivo od žute, plave ili zelene svetlosti. Ilustracija dubine prodiranja za svaku talasne dužine svetlosti predstavljena je na slici 1. Homoglobin u krvi znatno blokira žutu, plavu i zelenu svetlost (talasne dužine manje od 630 nm), tako da svetlosti ovih talasnih dužina ne prodiru duboko u tkivo. Efekat crvene svetlosti se može proveriti Lucha T8 aparatom tako što se pokrije dioda prstom, palcem na primer, i crvena svetlost će se videti sa druge strane prsta. Prostiranje talasnh dužina većih od 900 nm blokira tečnost iz kože i vezivnog tkiva. Mnoge talasne dužine u ovom opsegu emituju veliku količinu energije koju ljudsko oko ne može videti, proizvodeći određenu količinu toplote u interakciji sa ljudskom kožom.

Crvena svetlost prodire u telo do krvnih sudova i kapilara, a takođe dolazi i do perifernih nervnih završetaka. Treba primetiti da infracrvena svetlost UVA može prodreti dublje u telo od UVB
svetlosnih zraka. UVA ima talasne dužine u opsegu 315 – 400 nm (nanometara), dok je UVB u opsegu 280 – 315 nm. Prodiranje UV zraka u tkivo predstavljeno je na slici 2.

Postoje i UV zraci u opsegu 100 – 280 nm, ali ih atmosfera potpuno filtrira i ne dopiru do površine zemlje. UVV svetlost ne može prodreti izvan površinskih slojeva i uzrokuje kratkotrajne efekte kao što je odloženo tamnjenje kože, ali izaziva starenje kože i može prouzrokovati razvoj karcinoma. UVA zraci, koji čine približno 95% svih UV zraka koji dopiru do Zemlje, izazivaju trenutne efekte sunčanja (uporediti UVV efekat odloženog sunčanja) i takođe doprinose starenju kože. Takođe, UVA zračenje može izazvati razvoj melanoma.

Apsorpcija UV svetlosti u koži i perifernom tkivu uzrokuje složenu kaskadu procesa koji uključuju oštećenje i oporavak ćelija, promenu pigmentacije, efekte imunosupresije i vaskularne promene. Na molekularnom nivou UV talasne dužine apsorbuju baze DNK nukleinske kiseline koje imaju opseg od 260 nm do 340 nm. Hemijski procesi izazvani UV interakcijom sa tkivom rezultiraju stvaranjem nekoliko vrsta DNK lezija koje mogu dovesti do melanoma i drugih tipova karcinoma kože. Međutim, postoji izbalansiran blagotvoran efekat izloženosti UV zračenju a to je biosinteza vitamina D koji nastaje kao posledica konverzije provitamina D3 u previtamin D3. Previtamin D3 se zatim termički pretvara u vitamin D3 koji se specifičnim proteinom prenosi u jetru.

Budući da crveno svetlo ima najvažnije i najkorisnije terapeutske efekte, dalje izlaganje je fokusirano isključivo na LED generisano crveno svetlo u delu spektra karakterističnom za infracrveno i blizu infracrveno svetlo. Razlog zašto crvena svetlost prodire dublje od ostalih boja je taj što se koža sastoji od niza hromofora (molekuli koji upijaju svetlost) koji imaju selektivne koeficijente rasejanja i apsorpcije koji favorizuju crveno svetlo. Osobina rasejanja (grafički predstavljena na slici 1) odnosi se na disperziju svetlosti u tkivu i smanjenje energije sa povećanjem dubine prodiranja. Dakle, hromofori kože i tkiva neposredno ispod kože imaju visoke koeficijente apsorpcije i niske koeficijente rasejanja za talasne dužine u crvenom delu spektra. Postoji više terapijskih modaliteta i načina dejstva crvenog svetla, ali većina istraživanja pokazuje da crveno svetlo utiče na ćelijski metabolizam inicirajući fotobiohemijske reakcije.

Uočeni efekti uključuju povećanje ćelijske energije povećanjem ATP-a (adenozin trifosfat), indukovanje faktora transkripcije, modulaciju tipova vezanog kiseonika, stimulaciju angiogeneze i povećani protok krvi. Crvena svetla su proučavana u raznim terapijskim protokolima, uključujući zarastanje rana, lečenje određenih vrsta ne-melanomskih karcinoma kože, tumora, uklanjanje bradavica i prevencija mukozitoze kod pacijenata sa kancerom. Studija koja se bavila proučavanjem delovanja crvenog svetla talasne dužine 633 nm na pacijentima podvrgnutim blefaroplastiji (vrsta operacije koja popravlja opuštene kapke i može uključivati uklanjanje viška kože, mišića i masti), pokazala je statistički značajno poboljšanje eritema, modrica, edema i smanjenja bola. Ova lista blagotvornih efekata tretmana nije iscrpna, jer su istraživanja u ovoj oblasti vrlo aktivna.

Iako mehanizam koji uzrokuje ćelijsku fotobiostimulaciju crvenom svetlošću još nije u potpunosti proučen i poznat, jasno je da su efekti evidentni na nivou molekula, ćelija i tkiva. Osnovni biološki mehanizam koji je u osnovi dejstva crvene svetlosti je apsorpcija svetlosti mitohondrijskim hromoforima koji se nalaze u mitohondrijima respiratornog sistema, posebno citohrom c oksidaza (CCO), koja oslobađa vezani azotni oksid AO. To omogućava kiseoniku iz AO da se ponovo veže za CCO i nastavi respiratornu aktivnost, što dovodi do sinteze ATP i signalizacije kalcijuma. Apsorpcija se takođe odvija unutar foto osetljivih molekula u plazmenoj membrani ćelija. Tokom upala i oksidativnog stresa u ćelijama, visoki nivoi NO blokiraju funkcionisanje CCO i shodno tome ograničavaju funkcije oporavka ćelije.

Pretpostavlja se da ekstraćelijsko oslobađanje NO, ATP ili faktora rasta može aktivirati autokrinu signalizaciju što rezultira blagotvornim efektima fototerapije. Autokrina signalizacija odnosi se na procese u kojima ćelija luči hormon koji se vezuje za odgovarajuće receptore u istoj ćeliji, uzrokujući promene unutar same ćeliji. Jednostavnije rečeno, u mitohondrijima započinje kaskadni proces koji dovodi do biostimulacije različitih procesa kroz pojačavanje enzimske aktivnosti, transporta elektrona i proizvodnje ATP. Sa više energije, ćelije mogu efikasnije da funkcionišu, neutralizuju posledice eventualnih oštećenja i podmlađuju se. Promenom stanja ćelijske oksidacije aktivira se niz unutarćelijskih signalnih puteva, a takođe se menja i afinitet transkripcionih faktora koji se bave proliferacijom ćelija, popravkom i regeneracijom tkiva.

Tri faktora određuje efikasnost dejstva crvenog LED svetla koje se koristi u terapeutske svrhe:

• ozračenost,
• talasna dužina,
• vrsta svetlosti (neprekidna ili pulsirajuća) i
• obrazac upotrebe.

Ozračenost se odnosi na energiju koju generiše LED po jedinici površine i data je u vatima / cm2 (Watt/cm2) ili J / cm2 (Joule/cm2). Generalno, što je veće zračenje to se mogu očekivati bolji rezultati terapije. Budući da Lucha T8 nije zamišljen kao medicinski aparat, odnosno terapijski uređaj koji bi trebalo da deluje na određeni zdravstveni problem, ova energija je niska jer se koristi samo jedan LED. Izbor talasne dužine je takođe važan jer se za različite vrste zdravstvenih problema primenjuju različite talasne dužine.

Veće talasne dužine prodiru dublje u tkivo i eksperimenti i praktične studije pokazuju da crvena svetlost u opsegu 630-660 nm i bliska infracrvena svetlost u opsegu 800-830 nm pružaju najbolje rezultate za većinu bolesti i zdravstvenih problema. Način upotrebe treba odrediti pojedinačno u zavisnosti od zdravstvenog problema koje se leči i očekivanih rezultata terapije, međutim praksa pokazuje da doslednost u dnevnim ili nedeljnim tretmanima daje najbolje rezultate.

Veliki broj studija i eksperimenata je vršeno sa ciljem da se spozna efikasnost određenih talasnih dužina u lečenju određenih zdravstvenih stanja. Na osnovu dosadašnjih eksperimentalnih rezultata, opšti konsenzus je da su talasne dužine između 625 nm i 900 nm najefikasnije u terapiji zarastanja rana, regeneraciji tkiva i drugih oboljenja kože. Na donjem kraju spektra, najbolje rezultate pokazuje crvena svetlost talasne dužine 630 nm i 660 nm, dok su na gornjem delu 850 nm i 880 nm najefikasniji. Međutim, postoji veliki broj tekućih istraživačkih projekata koji mogu doprineti boljem razumevanju efikasnosti ovih i drugih talasnih dužina.

Nekoliko naučnih studija potvrđuje da se prosečna talasna dužina ćelijskog tkiva u ljudskom telu kreće između 600 nm i 720 nm, pri čemu je srednja vrednost 660 nm. Čini se da je talasna dužina svetlosti od 660 nm najefikasnija jer se poklapa sa srednjom ćelijskom talasnom dužinom, odnosno da su odgovarajuće frekvencije, koje su obrnuto proporcionalne talasnoj dužini, u rezonansi. Prosečna talasna dužina ćelija omogućava bolju apsorbciju hemoglobina, crvenog proteina odgovornog za transport kiseonika u krvi. Mitohondriji mogu lako da apsorbuju crvenu svetlost na talasnim dužinama od 630 nm i 660 nm, što se približno podudara sa vrednostima talasnih dužina za koje citohrom c oksidaza ostvaruje najveću apsorpciju.