Otra opción es utilizar un dimmer con control por DC. Algo como esto:
http://www.diotronic.com/kits-modulos/kits-velleman/efectos-de-luz-y-domotica/dimmer-con-control-dc_r_266_14205.aspx
No he encontrado ningún esquema para poder montarlo uno mismo. Sólo habría que añadir un AO con ganancia 2 para adaptar los 0-5 V de la salida analógica de Arduino a los 0-10 V de entrada de control.