Sachverhalt:
A. Am 23. Januar 2008 verurteilte das Kriminalgericht des Kantons Luzern X._ zu einer Freiheitsstrafe von 3 Jahren und 9 Monaten unter Anrechnung von 13 Tagen Untersuchungshaft wegen mehrfacher sexueller Handlungen mit Kindern, mehrfacher sexueller Nötigung, mehrfacher Pornographie sowie mehrfacher Verletzung des Geheim- und Privatbereichs durch Aufnahmegeräte. Ferner ordnete das Kriminalgericht für X._ eine ambulante Behandlung nach Art. 63 StGB ohne Aufschub des Strafvollzugs an, zog mehrere sichergestellte Gegenstände ein und verurteilte ihn, A._ eine Genugtuung von Fr. 20'000.-- zu bezahlen.
B. Gegen dieses Urteil erhob X._ Appellation beim Obergericht des Kantons Luzern. Dieses bestätigte am 17. März 2009 die Schuldsprüche, reduzierte jedoch die Freiheitsstrafe auf 3 Jahre und 6 Monate unter Anrechnung von 13 Tagen Untersuchungshaft. Ferner wurde die ambulante Behandlung nach Art. 63 StGB sowie die Einziehung und die spätere Vernichtung mehrerer sichergestellter Gegenstände bestätigt. Die Genugtuungszahlung an A._ reduzierte das Obergericht auf Fr. 8'000.--.
C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen an das Bundesgericht, in der er beantragt, der angefochtene Entscheid sei aufzuheben, und die ausgefällte Freiheitsstrafe sei, unter Gewährung des bedingten Strafvollzugs, auf 2 Jahre zu reduzieren. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen.
D. Es wurden keine Vernehmlassungen eingeholt.
Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die Strafzumessung. Er macht geltend, die Vorinstanz habe eine ungewöhnlich hohe Strafe ausgesprochen und verschiedene Strafzumessungskomponenten in Missbrauch ihres Ermessens falsch gewürdigt. Ausserdem habe sie zu Unrecht seine besondere Strafempfindlichkeit nicht strafmindernd berücksichtigt (Beschwerde, S. 4). Schliesslich seien die strafmindernden Faktoren im erstinstanzlichen Urteil lediglich aufgelistet, im Ergebnis aber nur ungenügend berücksichtigt worden, und äussere sich die Vorinstanz zu diesen Faktoren nicht (Beschwerde, S. 7).
1.2 Die kantonalen Instanzen nehmen an, das Verschulden des Beschwerdeführers sei überaus gravierend. Er habe sich im Zeitraum von Anfang 2001 bis Angang 2004 mindestens neun bis elf sexuelle Übergriffe auf seine damals neun bis dreizehnjährige Stieftochter zu Schulden kommen lassen. Die sexuellen Übergriffe seien im Laufe der Zeit immer hemmungsloser geworden und seien bis hin zur oralen Befriedigung gegangen. Der Beschwerdeführer habe seine Stellung als Familienvater und Autoritätsperson, das Vertrauen sowie die kindliche Anhänglichkeit und Liebesbedürftigkeit seiner Stieftochter zur Befriedung seiner sexuellen Gelüste aufs schwerste missbraucht und ihre sexuelle Entwicklung massiv gefährdet. Indem er dem Opfer sodann ein Schweigegebot auferlegt habe, habe er es unter erheblichen Druck gesetzt. Schliesslich habe er die Stieftochter über andere Personen beeinflusst, sich als Anzeigestellerin für den Wegfall des Familienversorgers verantwortlich zu fühlen. Zu Gunsten des Beschwerdeführers berücksichtigen die kantonalen Instanzen, dass der Beschwerdeführer keine erhebliche körperliche Gewalt angewendet und keine extrem abnormen Praktiken angewendet habe. Ausserdem sei er weitgehend geständig, habe sich im Verfahren einigermassen kooperativ verhalten und verfüge über keine einschlägigen Vorstrafen (erstinstanzliches Urteil, S. 28 ff.; angefochtenes Urteil, S. 11 ff.).
2. 2.1 Am 1. Januar 2007 sind der revidierte Allgemeine Teil des Strafgesetzbuches (erstes Buch) und die revidierten Bestimmungen über die Einführung und Anwendung des Gesetzes (drittes Buch) vom 13. Dezember 2002 in Kraft getreten. Die zu beurteilenden strafbaren Handlungen sind im Zeitraum von Anfang 2001 bis Anfang 2004 erfolgt. Gemäss Art. 2 Abs. 2 StGB gelangt bei dieser Konstellation das neue Recht zur Anwendung, wenn es für den Beschwerdeführer das mildere ist. Ob das neue Recht im Vergleich zum alten milder ist, entscheidet sich aufgrund eines konkreten Vergleichs. Massgebend ist, nach welchem Recht der Täter für die zu beurteilenden Taten besser wegkommt (BGE 134 IV 82 E. 6.2.1; 126 IV 5 E. 2c mit Hinweisen). Der Richter hat deshalb den Sachverhalt in umfassender Weise sowohl nach dem alten als auch nach dem neuen Recht zu beurteilen und die Ergebnisse miteinander zu vergleichen. Die gleichzeitige Anwendung von altem und neuem Recht auf ein und dieselbe Tat ist ausgeschlossen (BGE 126 IV 5 E. 2c; 119 IV 145 E. 2c; ferner nicht publ. E. 2.2 von BGE 134 IV 241).
Die Vorinstanz führt aus, das neue Recht sei für den Beschwerdeführer milder, weil die aus dem Strafregister entfernten Vorstrafen bei der Strafzumessung nach neuem Recht nicht mehr berücksichtigt werden dürften (angefochtenes Urteil, S. 11 f.). Entgegen der Auffassung der Vorinstanz hat das Kriminalgericht die Vorstrafen des Beschwerdeführers nicht zu seinen Ungunsten gewichtet (erstinstanzliches Urteil, S. 30).
Das neue Strafrecht erweist sich demnach für den Beschwerdeführer nicht als milder, weshalb das alte Recht Anwendung findet.
2.2 Gemäss Art. 63 aStGB misst der Richter die Strafe nach dem Verschulden des Täters zu. Er berücksichtigt dabei die Beweggründe, das Vorleben und die persönlichen Verhältnisse des Schuldigen. Das Gericht hat in seinem Urteil die Überlegungen, die es bei der Bemessung der Strafe angestellt hat, in den Grundzügen darzustellen. Dabei muss es in der Regel die wesentlichen schuldrelevanten Tat- und Täterkomponenten so erörtern, dass festgestellt werden kann, ob alle rechtlich massgeblichen Gesichtspunkte Berücksichtigung fanden und wie sie gewichtet wurden. Insgesamt müssen seine Erwägungen die ausgefällte Strafe rechtfertigen, d.h. das Strafmass muss als plausibel erscheinen. Bei der Gewichtung der zu beachtenden Komponenten steht dem urteilenden Gericht ein erheblicher Spielraum des Ermessens zu, in welchen das Bundesgericht nur eingreift, wenn das vorinstanzliche Gericht den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschritten hat, wenn es von rechtlich nicht massgebenden Gesichtspunkten ausgegangen ist oder wenn es wesentliche Komponenten ausser Acht gelassen bzw. falsch gewichtet hat oder wenn die Strafe in einem Masse unverhältnismässig streng bzw. mild erscheint, dass von einer Überschreitung oder einem Missbrauch des Ermessens gesprochen werden muss (BGE 127 IV 101 E. 2; 124 IV 286 E. 4a; 123 IV 49 E. 2a; 122 IV 241 E. 1a je mit Hinweisen; zum neuen Recht vgl. BGE 134 IV 17 E. 2.1).
2.3 Die kantonalen Instanzen setzen sich in ihren Erwägungen zur Strafzumessung mit den wesentlichen schuldrelevanten Komponenten auseinander und würdigen sämtliche Zumessungsgründe zutreffend. Dass sie sich dabei von rechtlich nicht massgeblichen Gesichtspunkten hätten leiten lassen oder wesentliche Gesichtspunkte nicht berücksichtigt hätten, ist nicht ersichtlich. So ist namentlich nicht zu beanstanden, dass die kantonalen Instanzen zur Auffassung gelangen, die Intensität der Übergriffe habe sich zunehmend gesteigert (vgl. Beschwerde, S. 4 f.). Diese gipfelten denn nach den Feststellungen der Vorinstanz auch darin, dass der Beschwerdeführer sich von seiner Stieftochter oral befriedigen liess.
Zutreffend würdigen die kantonalen Instanzen ferner den Umstand, dass der Beschwerdeführer durch sein Schweigegebot auf das Opfer erheblichen Druck ausgeübt hat. Er hat bei diesem massive Schuldgefühle verursacht, indem er es über weitere Personen dahingehend beeinflusst hat, sich für den Verlust des Familienversorgers verantwortlich zu fühlen. Hierbei stützt sich die Vorinstanz auf das Gutachten des Kinder- und Jugendpsychiatrischen Dienstes des Kantons Luzern. Gemäss Gutachten hätten es ihm die regelmässigen und ausgiebigen Telefongespräche zwischen Beschwerdeführer und Beschwerdegegnerin 2 ermöglicht, sie zu beeinflussen. Weiter wird im Gutachten ausgeführt: "Von der ehemals gesunden Auflehnung und Abgrenzung vom Stiefvater ist gegenwärtig nichts mehr zu spüren, seitdem nun infolge des laufenden Verfahrens der Angeschuldigte einerseits eine Opferrolle, andererseits die Rolle des unersetzlichen und sorgenden Vaters für sich in Anspruch nimmt" (Doss. 2, Fasz. Vormundschaft, Beil. 27, S. 12 der Vorakten). Es ist nicht zu beanstanden, wenn die Vorinstanz ein direktes oder indirektes Ausnützen der Stellung innerhalb der Familie durch den Beschwerdeführer bejaht. Selbst wenn die vorinstanzlichen Feststellungen in diesem Punkt unhaltbar wären, hätte dies keinen wesentlichen Einfluss auf die ausgefällte Strafe, käme doch diese nach wie vor innerhalb des weiten Ermessensbereichs der Vorinstanz zu liegen. Die Beschwerde ist in diesem Punkt unbegründet.
2.4 Soweit der Beschwerdeführer beanstandet, die entlastenden Komponenten seien nicht genügend berücksichtigt worden (Beschwerde, S. 6 f.), erschöpft sich seine Beschwerde in einer unzulässigen appellatorischen Kritik am angefochtenen Urteil. Jedenfalls verletzen die kantonalen Instanzen in diesem Punkt das ihnen zustehende Ermessen nicht. Es kann für diese Punkte ohne weiteres auf die zutreffenden Erwägungen der Vorinstanz verwiesen werden (angefochtenes Urteil, S. 11 f.).
2.5 Unbegründet ist die Beschwerde auch, soweit der Beschwerdeführer beanstandet, die Vorinstanz habe seiner erhöhten Strafempfindlichkeit nicht hinreichend Rechnung getragen. Das Bundesgericht hat sich in seiner jüngeren Rechtsprechung in verschiedenen nicht publizierten Entscheiden zum Strafzumessungsfaktor der Strafempfindlichkeit geäussert. Dabei hielt es fest, dass die Verbüssung einer Freiheitsstrafe für jeden in ein familiäres Umfeld eingebetteten Beschuldigten mit einer gewissen Härte verbunden ist. Als unmittelbare gesetzmässige Folge jeder Sanktion dürfe diese Konsequenz daher nur bei Vorliegen aussergewöhnlicher Umstände erheblich strafmindernd wirken (vgl. etwa die Urteile 6B_921/2008 vom 21. August 2009 E. 6.4; 6B_895/2008 vom 14. April 2009 E. 4.3.4; 6B_968/2008 vom 20. März 2009 E. 1.2.2; 6B_426/2008 vom 29. August 2008 E. 3.2; 6B_228/2008 vom 19. Juni 2008 E. 2.3; ferner Nicolas Queloz/Valérie Humbert, Commentaire romand, Code pénal I, 2009, Art. 47 StGB N 82 ff.; Stefan Trechsel/Heidi Affolter Eijstein, Schweizerisches Strafgesetzbuch, Praxiskommentar, 2008, Art. 47 N. 33; Hans Wiprächtiger, in: Basler Kommentar, Strafgesetzbuch I, Art. 47 N. 117 f. mit Hinweisen). Solche aussergewöhnlichen Umstände sind vorliegend nicht ersichtlich. Es ist unbestritten, dass ein Strafvollzug auch für die Angehörigen eine grosse Belastung darstellen wird. Dies stellt jedoch eine unvermeidbare Konsequenz jeder freiheitsentziehenden Sanktion dar. Die Vorinstanz darf bei dieser Sachlage, ohne Bundesrecht zu verletzen, eine über das normale Mass hinausgehende Strafempfindlichkeit des Beschwerdeführers verneinen.
2.6 Insgesamt erscheinen die Erwägungen der Vorinstanz ohne weiteres als plausibel und sind die daraus gezogenen Schlüsse einleuchtend. Die Vorinstanz hat ihr Ermessen in der Strafzumessung nicht überschritten.
3. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Bei diesem Ausgang trägt der Beschwerdeführer die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Luzern, II. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 23. November 2009
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Favre Keller