Sachverhalt:
A. Das Kriminalgericht des Kantons Luzern verurteilte E._ am 26. Juni 2009 wegen gewerbs- und teilweise bandenmässigen Diebstahls, mehrfacher Sachbeschädigung, mehrfachen Hausfriedensbruchs und Widerhandlung gegen das Waffengesetz zu einer Freiheitsstrafe von 3 Jahren. Diese schob es zugunsten einer stationären Massnahme auf.
Auf Berufung des Verurteilten bestätigte das Obergericht des Kantons Luzern den erstinstanzlichen Entscheid im Wesentlichen.
B. E._ führt Beschwerde in Strafsachen und beantragt, das angefochtene Urteil sei bezüglich der stationären Massnahme aufzuheben, eventuell sei es an die Vorinstanz zu neuer Beurteilung zurückzuweisen.

Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, damit eine stationäre Behandlung angeordnet werden dürfe, müsse eine schwere psychische Störung vorliegen. Die Vorinstanz habe zwar bezüglich Diagnose und seiner Massnahmebedürftigkeit auf das überzeugende Gutachten verwiesen. Daraus lasse sich jedoch nicht ableiten, dass sie selbst beim Beschwerdeführer eine schwere psychische Störung bejahe. Indem sie diese Frage nicht explizit beantwortet habe, habe sie eine Rechtsverweigerung begangen.
Derselbe Vorwurf treffe die Vorinstanz auch, weil sie nicht ausdrücklich begründet habe, dass die Massnahme auch verhältnismässig sei.
Damit beanstandet der Beschwerdeführer faktisch, die Vorinstanz habe ihre Begründungspflicht, mithin seinen Anspruch auf rechtliches Gehör, verletzt.
1.2 Das Kriminalgericht hatte sowohl die Schwere der psychischen Störung als auch die Verhältnismässigkeit einer stationären Massnahme ausdrücklich bejaht (Urteil vom 26. Juni 2009, S. 49 f. Ziff. 5.2.4). Die beiden Begriffe stellte der Beschwerdeführer anlässlich der Berufung nicht in Frage. Folglich musste die Vorinstanz diese Punkte auch nicht ausführlich behandeln. Dass sie ihre Begründungspflicht verletzt haben sollte, ist somit zu verneinen.
Gleich verhält es sich mit dem Vorwurf an die Vorinstanz, sie hätte sich mit der "Ungereimtheit" befassen müssen, dass die leicht beeinträchtigte Schuldfähigkeit des Beschwerdeführers vermutungsweise eher gegen das Vorliegen einer schweren psychischen Störung spreche. Diese "Ungereimtheit" hat der Beschwerdeführer im Berufungsverfahren nämlich auch nicht erwähnt.
2. Der Beschwerdeführer macht geltend, ein Gutachter habe im Jahre 2003 bei ihm einen Entwicklungsrückstand (unreife Persönlichkeitsstörung) diagnostiziert, der durch den Zeitablauf geringer geworden sein könnte. Indem die Vorinstanz aber ausschliesslich auf das neue Gutachten aus dem Jahre 2008 abstelle (dissoziale Persönlichkeitsstörung, schädlicher Gebrauch multipler psychotroper Substanzen und Legasthenie), ohne zusätzliche Abklärungen zu veranlassen, habe sie aufgrund eines unvollständigen und nicht abschliessend festgestellten Sachverhalts entschieden.
Auf die Rüge ist nicht einzutreten. Denn im Berufungsverfahren hatte der Beschwerdeführer keine derartigen Abklärungen beantragt.
3. 3.1 Der Gutachter beurteilt in seiner Ergänzung vom 19. März 2009 aufgrund der Biographie des Beschwerdeführers eine ambulante Massnahme als ungeeignet und führt dabei unter anderem aus (S. 2 f.):
"Diese (...) Biographie sehen wir aus forensisch-psychiatrischer Sicht als Ausdruck einer schweren Störung des Charakters und des Verhaltens an, die sich in seinem Wahrnehmen, Denken, Fühlen und Handeln in Form von Unzuverlässigkeit, Oberflächlichkeit, Substanzkonsum und Davonlaufen ausdrückt. Seine Störung beeinflusst bis heute die Art und die Gestaltung seiner privaten und sozialen Beziehungen, führt damit zu massiven Einschränkungen seiner Lebensführung und mittelbar auch zu einem subjektiven psychischen Leiden.
Seine chronische Missachtung der gesellschaftlichen Regeln und gesetzlichen Normen, seine Verantwortungslosigkeit, reduzierte Frustrationstoleranz und Unfähigkeit zum Erleben von Schuldbewusstsein oder zum Lernen aus Erfahrung sogar bei wiederholter Bestrafung sind Leitmerkmale der dissozialen Persönlichkeitsstörung (F 60.2 nach ICD-10), an welcher der Angeschuldigte leidet.
Während man bei einem jüngeren Mann als dem Angeschuldigten noch von einer Entwicklungsstörung sprechen könnte, die in der Regel durch päd- und arbeitsagogische Massnahmen beeinflussbar ist, besteht im Falle des 29-jährigen Angeschuldigten aus forensisch-psychiatrischer Sicht kein Zweifel mehr an der Korrektheit dieser (...) Diagnose. Besonders ungünstig ist, dass im vorliegenden Fall auch noch der schädliche Gebrauch von multiplen psychotropen (die Bewusstseinstätigkeit beeinflussender) Substanzen dazukommt.
(...)
Leitsymptom der dissozialen Persönlichkeitsstörung ist die Delinquenz. Wiederholte und fortgesetzte Delinquenz unterhält und verstärkt die Störung, da die Folgen der Delinquenz zur gesellschaftlichen Marginalisierung des Angeschuldigten beitragen.
(...)
Es scheint uns wichtig, auf die schon heute voraussehbaren Folgen für die weitere Entwicklung des Angeschuldigten hinzuweisen, sollte es zum Anordnen lediglich einer ambulanten Therapie (...) kommen: Chronische Eigentumskriminalität und chronische Verstösse gegen das BMG mit konsekutiv wiederholten Verhaftungen, weiteren Haftstrafen und schliesslich Aufnahme des Angeschuldigten in ein Drogensubstitutionsprogramm. Schliesslich Resignation und Sistieren der schwereren Kriminalität bei Fürsorgeabhängigkeit etwa im Alter von 40 Jahren."
3.2 Wie bereits das Gutachten (S. 24 unten) spricht auch diese Ergänzung von einer schweren Störung des Charakters und des Verhaltens des Beschwerdeführers. Dazu gesellt sich erschwerend der schädliche Gebrauch von multiplen psychotropen Substanzen. Da weiter anzunehmen ist, die wiederholte Delinquenz des Beschwerdeführers in den letzten Jahren habe die Störung verstärkt, ist sein Einwand unbehelflich, er sei psychisch nicht schwer gestört. Mit dieser Einschätzung ist auch die Vermutung widerlegt, sein Entwicklungsrückstand habe sich durch den Zeitablauf verringert (E. 2).
Der Ausblick des Gutachters auf die Entwicklung des Beschwerdeführers (E. 3.1 letzter Absatz), falls bloss eine ambulante Massnahme ins Auge gefasst wird, zeigt mit aller Deutlichkeit, dass die Anordnung der stationären Massnahme auch verhältnismässig ist. Eine Verletzung von Bundesrecht liegt nicht vor.
4. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist.
Der Beschwerdeführer stellt ein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege (Beschwerdeschrift S. 2 Ziff. 1.4). Da seine Begehren von vornherein aussichtslos erschienen, ist das Gesuch abzuweisen (<ref-law>). Folglich wird der Beschwerdeführer kostenpflichtig (<ref-law>). Bei der Bemessung der Gerichtsgebühr ist jedoch seinen finanziellen Verhältnissen Rechnung zu tragen.
Mit dem Entscheid in der Sache ist das Gesuch um aufschiebende Wirkung gegenstandslos.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 800.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Luzern, II. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 18. Mai 2010
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Favre Borner