Hi,
El problema de usar AC para regular la intensidad del LED necesitas saber cuando tienes que disparar el triac. Una solucion seria usar un optocoupler conectado al AC que te de un pulso cada vez que el AC cruza el zero y dependiendo del angulo donde esta el AC es que tienes que dispararlo. Yo en uno de mis projecto uso un transfomador de 6 voltios y de ahi saco el cruze del zero que uso para disparar un "SSR AC NON ZERO CROSSING". Esto los venden en Ebay. Despues usando el Arduino leo el pulso y determino cuando tengo que disparar el triac. Es un poco complicado pues tienes que tener conocimientos de como trabaja el voltaje AC. Con relays de Ac tienes que tener cuidado pues vienen dezero crossing y non zero crossing. Para poder usar el control de voltajes que adjuntas tendrias que ver como cambiar el valor de la resistencia. Podrias usar un motor o un stepper motor que te pueda controlar el movimiento de la resistencia variable.
Adjunto un link de un tutoral de como hacerlo con un Arduino.