Aggiungo ulteriore schematizzazione della situazione. A scanso di eventuali equivoci.
Ho notato che hai una decina di uscite utilizzate da Arduino, con una resistenza di limitazione in uscita (R out nel disegno) hai circa 4mA prelevati dalla porta, quando sono tutte attive arrivi a circa 40mA. Non sono tanti, ma neanche pochissimi.
Dato che stai cercando di pilotare tramite il transistor appena qualche decina di mA, credo tu possa salvaguardare maggiormente la salute del microcontrollore mettendo una Rout=10KOhm, di conseguenza pgni uscita erogherà circa mezzo mA, e dovrebbe essere comunque sufficiente a farti accendere i LED. Magari prima fai un test.
Discorso alimentazione
Si, fai bene a dare ad Arduino una tensione sui 9V, lavorerà felicemente. Ma non ho capito se questa alimentazione è la stessa che vuoi usare per i LED, in modo da usare un unico alimentatore.... che non sarebbe quel gran problema se non per quei 5 LED bianchi che dovresti dividere in 3 paralleli (2+2+1).
O se invece vuoi usare 2 alimentatori, col problema di mettere poi la massa a comune.
Io fossi in te preferirei un unico alimentarore, e azzarderei di usarlo direttamente a 12V, pero' Arduino scalda molto a 12V, quindi dovrsti abbassare con un 7809 o un DC-DC.
Per quanto riguarda le reistenze di limitazione dei LED queste saranno tutte diverse tra loro, e dipenderà da quali e quanti LED avrai in ogni ramo.... come sai c'è una formuletta per fare i calcoli.
Intanto ti segnalo che per i calcoli non fa' praticamente nessuna differenza se il controllo è PWM o digitale, quindi hai un concetto in meno a cui pensare.
Puoi farti fare 2 stime da questa paginetta web, in modo che puoi capire quale sia la resistenza migliore.
http://www.horrorseek.com/home/halloween/wolfstone/Lighting/litlec_LEDCalc.htmlbattery voltage=12V (??)
LED voltage drop= 1.8 o 2 o 3.2... dipende dal LED
attenzione solo a mettere una corrente non pari a quella nominale del LED, altrimenti alla lunga rischi di bruciarli, suggerirei almeno di dividere per 2.
Potremmo fare un discorso con calma eventualmente, quando avrai le idee chiare.