1. ШИМ в лампе и на низкой яркости адруина успевает ловить мерцание светодиодов.
т.е. analogRead значения нужно усреднять по времени
делать, например 10 замеров с интервалом в n мс, складывать их все и делить на 10, но это решение влоб, может что-то есть лучше
2. возможно ловятся помехи на такой длинной линии
одно из решений : фоторезистор с ардуиной совать в люстру, передавать даннsе по ИК, RS485 и т.п.