Es raro lo que te está pasando. Fíjate sino tienes las tangentes en el Graph editor en stepped. No se me ocurre que más podría ser.
Yo igual no lo haría directamente en el 3d a no ser que tenga que quedar terriblemente perfecto.
Renderearia un layer con todos los objetos usando un Lambert gris-blanco y la luz. Después usaría eso como luma en composición para graduar la luz. Podes además tirar pases de difuso sin sombras y sombras por aparte para tener aún más control. Siempre que es importante tener control sobre la intensidad de la luz en composición (casi todos los casos) yo tiro una secuencia de estas por cada una de las luces. Podes usar contribution maps dentro de un solo layer para organizar todo. Hasta puedes poner una luz por canal para ahorrar espacio. Todo este proceso está lejos de ser matemáticamente correcto, pero realmente ayuda.