Sachverhalt:
A. Beim 1963 geborenen T._ trat im August 2003 Asthma bronchiale mit Atemnot und Einschränkung der Lungenfunktion auf. Im Januar 2005 erlitt er einen bronchopulmonalen Infekt. Mit Verfügung vom 1. März 2005 stellte die Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA) die Nichteignung für die angestammte Tätigkeit als Maler und generell für alle Tätigkeiten mit Exposition gegenüber Isocyanaten fest. Im März 2006 meldete sich T._ (ein zweites Mal) bei der Invalidenversicherung an und beantragte Eingliederungsmassnahmen beruflicher Art. Mit Verfügung vom 7. März 2006 sprach ihm die IV-Stelle Luzern Arbeitsvermittlung in Form von Beratung und Unterstützung bei der Stellensuche zu. Nach erfolglosen Bemühungen, eine Arbeitsstelle zu finden, liess die IV-Stelle den Versicherten vom 13. November bis 22. Dezember 2006 beruflich abklären. Gemäss den Berichten des auf Lungenkrankheiten spezialisierten Internisten und behandelnden Arztes Dr. med. F._ vom 28. August und 10. Dezember 2007 war es im August bei einem Arbeitsversuch wieder zu ausgeprägten Atembeschwerden gekommen und im November rund ein Monat nach Absetzen der systemischen Steroide wiederum eine deutliche Verschlechterung des Asthmas eingetreten. Nach durchgeführtem Vorbescheidverfahren sprach die IV-Stelle mit Verfügung vom 17. Januar 2008 T._ eine halbe Invalidenrente samt einer Kinderrente ab 1. April 2006 zu.
B. Die Beschwerde des T._ mit dem Antrag auf Zusprechung einer ganzen Rente spätestens ab 1. November 2007 wies das Verwaltungsgericht des Kantons Luzern, Verwaltungsrechtliche Abteilung, mit Entscheid vom 31. Juli 2009 ab.
C. T._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen mit dem Rechtsbegehren, der Entscheid vom 31. Juli 2009 sei aufzuheben und ihm spätestens ab 1. November 2007 eine ganze Rente zuzusprechen.
Kantonales Gericht und IV-Stelle beantragen die Abweisung der Beschwerde, während das Bundesamt für Sozialversicherungen auf eine Vernehmlassung verzichtet.
Mit einer weiteren Eingabe hat T._ einen ärztlichen Bericht des Dr. med. F._ vom 26. Oktober 2009 einreichen lassen.

Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer hat in diesem Verfahren verschiedene ärztliche Berichte eingereicht, welche alle nach Erlass der den gerichtlichen Prüfungszeitraum begrenzenden Verfügung vom 17. Januar 2008 (<ref-ruling> E. 2 S. 354; <ref-ruling> E. 1b S. 366) erstellt worden sind. Dabei handelt es sich entweder um unzulässige neue Beweismittel (<ref-law>), oder sie vermögen die Beurteilung des den Streitgegenstand bildenden Rentenanspruchs bis zu diesem Zeitpunkt nicht zu beeinflussen (<ref-ruling> E. 3a in fine S. 204; <ref-ruling> E. 4 S. 102; Urteil 9C_24/2008 vom 27. Mai 2008 E. 2.3.1), insbesondere nicht eine anhaltende Verschlechterung des Gesundheitszustandes seit August 2007 zu beweisen.
2. Die Vorinstanz hat festgestellt, gemäss den Ergebnissen der beruflichen Abklärung vom 13. November bis 22. Dezember 2006 (BEFAS-Bericht vom 15. Januar 2007) könne der Beschwerdeführer in einer reiz- und allergenfreien Umgebung ohne Rauch-, Staub-, Hitze-, Kälte- oder Lösungsmittelkontakte und Chemikalien halbtags arbeiten. Diese Beurteilung sei einleuchtend und nachvollziehbar, so dass darauf abgestellt werden könne. Die Glaubwürdigkeit des Berichts vom 15. Januar 2007 werde richtigerweise denn auch nicht bestritten. Die vom Versicherten geltend gemachte anhaltende Verschlechterung des Gesundheitszustandes seit August 2007 könne den Berichten des behandelnden Pneumologen Dr. med. F._ vom 10. Dezember 2007 und 24. Januar 2008 nicht entnommen werden. Dass die bisherigen Arbeitsbemühungen gescheitert seien und wieder Exazerbationen ausgelöst hätten, liege daran, dass die betreffenden Tätigkeiten nicht den Vorgaben für eine angepasste Tätigkeit entsprochen hätten. Im Übrigen sei für die Verwertbarkeit einer medizinisch-theoretischen Arbeitsfähigkeit der ausgeglichene Arbeitsmarkt massgebend. Auf die von der Konjunktur bestimmte tatsächliche Beschäftigungslage komme es nicht an.
Den Invaliditätsgrad hat die Vorinstanz durch Einkommensvergleich ermittelt (<ref-law> in Verbindung mit <ref-law>). Das Invalideneinkommen im Besonderen hat sie auf der Grundlage der Schweizerischen Lohnstrukturerhebung 2006 des Bundesamtes für Statistik (LSE 06) bestimmt (vgl. dazu <ref-ruling> E. 4.2.1 S. 476 und <ref-ruling>). Bei einem Abzug vom Tabellenlohn im Sinne von <ref-ruling> von höchstens 15 % resultierte ein Invaliditätsgrad von 59 % (genau 59,4 %; zum Runden <ref-ruling>), was Anspruch auf eine halbe Rente gibt (<ref-law>).
3. 3.1 Entgegen den Vorbringen in der Beschwerde, soweit es sich dabei nicht um unzulässige appellatorische Kritik an der vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung handelt (Urteil 9C_ 161/2009 vom 18. September 2009 E. 1.2), ist die Verneinung einer nachhaltigen Verschlechterung des Gesundheitszustandes seit August 2007 durch das kantonale Gericht nicht offensichtlich unrichtig (Art. 97 Abs. 1 und Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Dr. med. F._, auf den sich der Beschwerdeführer beruft, ging in seinem Bericht vom 24. Januar 2008 wieder von einer Arbeitsfähigkeit aus, nachdem er im Schreiben vom 10. Dezember 2007 an die SUVA eine regelmässige Arbeitstätigkeit nicht mehr als zumutbar bezeichnet hatte, was die Vorinstanz nicht offensichtlich unrichtig und im Übrigen unbestritten auf den bekannten schwankenden Verlauf des Asthmas zurückführte. Sodann trifft zwar zu, dass Dr. med. F._ im Bericht vom 24. Januar 2008 ausführte, dass der Versicherte höchstens zu 50 % arbeitsfähig sei, wobei er durch wiederholte Exazerbationen dann weiter eingeschränkt sei. Gleichzeitig äusserte er sich aber auch in dem Sinne, dass längerfristig eine regelmässige "50 % Arbeit" nicht realistisch sei. Unter diesen Umständen ist die Annahme einer Arbeitsfähigkeit von 50 % in geeigneter Umgebung jedenfalls bis zum Erlass der Verfügung vom 17. Januar 2008 nicht offensichtlich unrichtig.
3.2 Im Weitern räumt der Beschwerdeführer selber ein, dass er wiederholt versucht hatte, in Bereichen seiner angestammten Tätigkeit zu arbeiten, was aus medizinischer Sicht nicht immer sinnvoll gewesen sei. Auch diesbezüglich kann nicht von einer unrichtigen vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellung gesprochen werden. Im Übrigen besteht auch an Arbeitsplätzen in einer reiz- und allergenfreien Umgebung ohne Rauch-, Staub-, Hitze-, Kälte- oder Lösungsmittelkontakte und Chemikalien lediglich eine Arbeitsfähigkeit von 50 %. Dies zeigte auch die berufliche Abklärung, welche aus rein funktioneller Sicht ein genügend breites Spektrum von Einsatzmöglichkeiten ergab. Die Vorinstanz hat daher, nicht offensichtlich unrichtig, die Verwertbarkeit der verbliebenen Arbeitsfähigkeit bejaht und demzufolge das Invalideneinkommen auf tabellarischer Grundlage ermittelt.
4. Der Beschwerdeführer rügt, der vorinstanzliche Abzug vom Tabellenlohn von 15 % sei unangemessen. Es müsse insbesondere auch berücksichtigt werden, dass er jederzeit mit Beschwerdeschüben mit vollständiger Arbeitsunfähigkeit zu rechnen habe.
4. Der Beschwerdeführer rügt, der vorinstanzliche Abzug vom Tabellenlohn von 15 % sei unangemessen. Es müsse insbesondere auch berücksichtigt werden, dass er jederzeit mit Beschwerdeschüben mit vollständiger Arbeitsunfähigkeit zu rechnen habe.
4.1 4.1.1 Wird das Invalideneinkommen auf der Grundlage von statistischen Durchschnittswerten ermittelt, ist der entsprechende Ausgangswert (Tabellenlohn) allenfalls zu kürzen. Damit soll der Tatsache Rechnung getragen werden, dass persönliche und berufliche Merkmale, wie Art und Ausmass der Behinderung, Lebensalter, Dienstjahre, Nationalität oder Aufenthaltskategorie und Beschäftigungsgrad (vgl. LSE 94 S. 51) Auswirkungen auf die Lohnhöhe haben können (<ref-ruling> E. 3b/aa S. 323) und je nach Ausprägung die versicherte Person deswegen die verbliebene Arbeitsfähigkeit auch auf einem ausgeglichenen Arbeitsmarkt nur mit unterdurchschnittlichem erwerblichem Erfolg verwerten kann (<ref-ruling> E. 5b/aa in fine S. 80). Der Abzug ist unter Würdigung der Umstände im Einzelfall nach pflichtgemässem Ermessen gesamthaft zu schätzen. Er darf 25 % nicht übersteigen (<ref-ruling> E. 5b/bb-cc S. 80; Urteil 9C_ 368/2009 vom 17. Juli 2009 E. 2.1).
Unter dem Titel Beschäftigungsgrad im Besonderen wird bei Männern, welche gesundheitlich bedingt lediglich noch teilzeitlich erwerbstätig sein können, ein Abzug anerkannt. Damit soll dem Umstand Rechnung getragen werden, dass bei Männern statistisch gesehen Teilzeitarbeit vergleichsweise weniger gut entlöhnt wird als eine Vollzeittätigkeit (vgl. dazu die nach dem Beschäftigungsgrad differenzierenden Tabellen in den seit 1994 vom Bundesamt für Statistik herausgegebenen Schweizerischen Lohnstrukturerhebungen [LSE], zuletzt LSE 06 Tabelle T2* S. 16; SVR 2010 IV Nr. 28 S. 87, 9C_708/2009, E. 2.1.1).
4.1.2 Ob ein (behinderungsbedingt oder anderweitig begründeter) Abzug vom Tabellenlohn vorzunehmen ist, stellt eine vom Bundesgericht frei überprüfbare Rechtsfrage dar (Urteil 8C_652/2008 vom 8. Mai 2009 E. 4 in fine, nicht publiziert in <ref-ruling>). Dagegen ist die Höhe des (im konkreten Fall grundsätzlich angezeigten) Abzuges eine Ermessensfrage und daher letztinstanzlich nur bei Ermessensüberschreitung, -missbrauch oder -unterschreitung korrigierbar (<ref-ruling> E. 3.3 S. 399).
Wurde bei der Festsetzung der Höhe des Abzugs vom Tabellenlohn ein Merkmal oder ein bestimmter Aspekt eines Merkmals zu Unrecht nicht berücksichtigt, haben das kantonale Versicherungsgericht oder das Bundesgericht den Abzug gesamthaft neu zu schätzen. Es ist nicht von dem von der IV-Stelle oder von der Vorinstanz vorgenommenen Abzug auszugehen und dieser angemessen zu erhöhen.
4.2 Die IV-Stelle nahm einen Abzug von 10 % vor wegen der um 50 % reduzierten Gesamtleistungsfähigkeit Die Vorinstanz hat zudem berücksichtigt, dass der Beschwerdeführer in einer reiz- und allergenfreien Umgebung arbeiten können muss, was gegenüber gesunden Mitbewerbern ebenfalls einen Nachteil darstelle. Dass der Beschwerdeführer mit weiteren Schüben und Behandlungen rechnen muss, hat die Vorinstanz nicht berücksichtigt, weil dieser Umstand bereits in der Bemessung der Arbeitsfähigkeit von durchschnittlich 50 % eingerechnet worden sei. Insgesamt wäre nach Auffassung des kantonalen Gerichts auch ein Leidensabzug von 15 % den konkreten Verhältnissen gerecht.
4.2 Die IV-Stelle nahm einen Abzug von 10 % vor wegen der um 50 % reduzierten Gesamtleistungsfähigkeit Die Vorinstanz hat zudem berücksichtigt, dass der Beschwerdeführer in einer reiz- und allergenfreien Umgebung arbeiten können muss, was gegenüber gesunden Mitbewerbern ebenfalls einen Nachteil darstelle. Dass der Beschwerdeführer mit weiteren Schüben und Behandlungen rechnen muss, hat die Vorinstanz nicht berücksichtigt, weil dieser Umstand bereits in der Bemessung der Arbeitsfähigkeit von durchschnittlich 50 % eingerechnet worden sei. Insgesamt wäre nach Auffassung des kantonalen Gerichts auch ein Leidensabzug von 15 % den konkreten Verhältnissen gerecht.
4.3 4.3.1 Die vorinstanzliche Feststellung, dass der Versicherte mit weiteren Schüben und Behandlungen rechnen müsse, sei bereits in der Bemessung der Arbeitsfähigkeit von durchschnittlich 50 % eingerechnet worden, findet in den Akten keine Stütze. Gegenteils wird gemäss dem Bericht des Dr. med. F._ vom 24. Januar 2008 die Arbeitsfähigkeit von höchstens 50 % durch wiederholte Exazerbationen weiter eingeschränkt (vorne E. 3.1). Es kommt dazu, dass die Beschwerdeschübe und Behandlungen zu nicht vorhersehbaren und damit nicht oder nur schwer kalkulierbaren Arbeitsabsenzen führen, was gegenüber Personen, welche ihre Arbeitsfähigkeit von zeitlich gleichem Umfang regelmässig beispielsweise halbtags bei voller oder ganztags bei reduzierter Leistung umsetzen können, einen klaren Nachteil darstellt, welchem durch einen entsprechenden Abzug vom Tabellenlohn Rechnung zu tragen ist (Urteil 9C_462/2007 vom 25. Januar 2008 E. 3.2.2).
4.3.2 Der Abzug von 10 % wegen der um 50 % reduzierten Leistungsfähigkeit durch die IV-Stelle erfolgte offenbar in Analogie zum Teilzeitabzug bei Männern, welche gesundheitlich bedingt nicht mehr vollzeitlich erwerbstätig sein können (vorne E. 4.1.1). Gemäss LSE 06 Tabelle T2* S. 16 ist der Lohn bei "Vollzeit (>= 90 %)" von Fr. 4'850.- resp. der auf ein Vollzeitpensum hochgerechnete Löhne für Teilzeitarbeit berücksichtigende Bruttolohn «Total» von Fr. 4'798.- (Urteil 9C_472/ 2010 vom 5. Juli 2010 E. 2.2) um 9 % höher als der Lohn bei "Teilzeit zwischen 50 % und 74 %" von Fr. 4'363.-. Der Umstand, dass eine grundsätzlich vollzeitlich arbeitsfähige versicherte Person gesundheitlich bedingt lediglich reduziert leistungsfähig ist, rechtfertigt an sich keinen Abzug vom Tabellenlohn (Urteile I 69/ 07 vom 2. November 2007 E. 5.1, 8C_765/2007 vom 11. Juli 2008 E. 4.3.3, 9C_344/2008 vom 5. Juni 2008 E. 4 und 9C_980/2008 vom 4. März 2009 E. 3.1.2). In SVR 2010 IV Nr. 28 S. 87, 9C_708/2009, E. 2.5.2 wurde offengelassen, ob diese Rechtsprechung zu ändern sei. Die Frage braucht auch vorliegend nicht entschieden zu werden. Dass eine Leistung von 50 % lediglich über einen ganzen Arbeitstag verteilt erbracht werden kann und nicht beispielsweise vormittags oder nachmittags, ist aus betriebswirtschaftlicher Sicht (Auslastung des Arbeitsplatzes) als lohnmässig relevante Erschwernis für die erwerbliche Verwertung der verbliebenen Arbeitsfähigkeit anzuerkennen (Urteile 9C_368/2009 vom 17. Juli 2009 E. 2.2.1 und 9C_603/2007 vom 8. Januar 2008 E. 4.2.3 mit Hinweis). Ebenfalls rechtfertigt der Umstand, in einer reiz- und allergenfreien Umgebung arbeiten zu können, einen Abzug vom Tabellenlohn.
4.3.3 Eine "um 50 % reduzierte Gesamtleistungsfähigkeit" sowie die Notwendigkeit einer "reiz- und allergiefreien Umgebung" stehen insofern nicht miteinander in Wechselwirkung, als auch an Arbeitsplätzen ohne Rauch-, Staub-, Hitze-, Kälte- oder Lösungsmittelkontakte und Chemikalien lediglich eine Arbeitsfähigkeit von 50 % besteht (vorne E. 3.2). Anderseits wirkt sich das Risiko nicht kalkulierbarer Arbeitsabsenzen aufgrund der reduzierten Arbeits- und Leistungsfähigkeit weniger stark aus und erscheint zudem bei Tätigkeiten in reiz- und allergenfreier Umgebung als geringer, weshalb dieser Nachteil gegenüber gesunden Mitbewerbern durch den Abzug für die beiden von der Vorinstanz berücksichtigten Umstände als teilweise abgegolten zu betrachten ist. Insgesamt kann daher der vom kantonalen Gericht vorgenommene Abzug vom Tabellenlohn von 15 % nicht als rechtsfehlerhaft bezeichnet werden.
Die Beschwerde ist somit im Ergebnis unbegründet.
5. Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Luzern Verwaltungsrechtliche Abteilung, der Ausgleichskasse Obwalden und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 21. September 2010
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Meyer Fessler