많은 연구에서 적색광 및 근적외선은 조직 내에서 중요한 생리적 변화를 유도하는 것이 증명되었다. 현대의 생리학 연구에 의하면, 세포 내부에서 근적외선과 적색광은 미토콘드리아 효소의 사이토 크롬 c 산화 효소(cytochrome c oxidase)를 활성화해 미토콘드리아 호흡과 산소 소비를 향상시킨다는 것이다 (Freitas & Hamblin 2016 , Wang et. al., 2017).

이러한 세포대사의 변화는 세포 기능의 다른 변화를 일으킨다고 보고되고 있다 (Prindeze et al., 2012).

PBM 치료에서 적절한 파장 대역과 광량 표적 세포(target cells) 또는 발색단(chromophore)에는 정확한 파장과 (광 생물학 제1 법칙) 파장 강도 (광 생물학 제2 법칙)이 매우 중요하다. 이 두 가지가 정확하지 않으면 최적의 흡수가 일어나지 않으며, 광 생물학의 첫 번째 법칙인 그로토스 드레퍼 (Grotthuss-Draper) 법칙은 흡수 없이는 반응이 일어나지 않는다는 것이다. 광자 강도(photon intensity), 즉 스펙트럼 조도(spectral irradiance) 또는 출력 밀도 (W/㎠)가 충분해야 한다.

그렇지 못하면 원하는 치료 효과를 얻을 수 없다. 그러나 강도가 너무 높으면 광자 에너지가 표적 조직에서 과도한 열로 변환될 수 있어 이 또한 바람직하지 않을 수 있다. 두 번째로 선량(dose) 또는 플루언시 (fluency)도 충분해야 하지만 (J/㎠), 출력이 너무 낮으면, 이상적인 에너지 밀도 또는 선량(dose)을 얻기 위해 조사 시간을 길게 하는 것은 치료에 바람직하지 않다.

왜냐하면 분젠-로스코어 (Bunsen-Roscoe) 호혜주의 법칙, 광 생물학의 두 번째 법칙은 낮은 출력 밀도에 대해서는 조직 침투가 어렵기 때문이다.
한편, 시중에 나와 있는 근적외선, LED 이름으로 판매되고 있는 많은 국소용 광 치료기 (우리나라에서는 국소용 치료기만 있음) 들은 광 생물학 법칙에 따른 PBM 치료기라고 할 수는 없다.
PBM 치료의 광 생물학 법칙을 엄격히 적용하려면 광원이 되는 소스가 범용이 아닌 치료 효과가 정확한 파장 대역의 소스를 이용한 광원(LED 또는 레이저)으로 제작, 사용되어야 하고, 치료 효과에 도달되는 정확한 출력과 최적의 효과를 산출해야 한다. 이는 제작 비용과 다양한 시험 연구 등으로 결코 쉬운 일이 아니기 때문이다.

단순히 레이저, LED 광원을 이용하였다고 하더라도 PBM 치료기라고 할 수는 없는 이유다.