El caso es que, este mismo código en C#, también dará problema. No es cosa del lenguaje, sinó de la lógica. Si tu switch va por el default, le estás obligando igualmente a leer datos del Arduino (que no tiene por qué haber).

Si lo que quieres es enviarle datos y leerlos a la vez, necesitarás threads.

Uy uy, que catastrofista 
Realmente, utilizando GetAsyncKeyState() y 2 mutex (uno para la salida por consola y otro para el Serial), está sincronizado.
O al menos lo estaría si el protocolo PC-Arduino fuera más preciso, vaya. Porque como escriba el PC al Arduino y el Arduino al PC a la vez, el PC se tomará lo del Arduino como respuesta xD

O directamente, poniendole un "header" a los mensjaes:

El problema es la estructura del programa. Si te es más cómodo, hazlo en C#, y ya luego traduces.

De todos modos, trata de no usar handles. Maneja tú el flujo del programa. Sinó luego, al pasarlo a C++, va a ser más complicado.

Hola:

Viendo lo visto, no he digo capaz, al menos por ahora, hacer un menú con fundamento para que me salga en C#, sigo con ello en paralelo ha este por si acaso. Me centraré en que si pulsas una tecla, directamente envía datos al puerto serie.

// Para crear conexión con los puertos COM1 - COM9.
// Serial* Arduino = new Serial("COM7");
 
// Para crear conexión con los puertos COM10 en adelante.
// Serial* Arduino = new Serial("\\\\.\\COM10");
 
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <Windows.h>
#include "SerialClass.h"
using namespace std;
 
void main()
{
	// Título de la ventana
	SetConsoleTitle("Control Led Arduino.");
 
	// Puerto serie.
	Serial* Puerto = new Serial("COM4");
 
	// Comandos para Arduino.
	char Luz_ON[] = "Luz_ON"; // Envía "Luz_ON" al puerto serie.
	char Luz_OFF[] = "Luz_OFF";
	char lectura[50] = "\0"; // Guardan datos de entrada del puerto.
 
	int opc; // Guarda un 1 o 2 tipo entero queintroduces desde la consola.
 
	while (Puerto->IsConnected())
	{
		cout << endl; // Dejamos un retorno.
		cout << "Introduzca la opcion deseada: " << endl << endl; // Muestra texto en pantalla.
 
		cin >> opc; // Aquí introduces un número, el 1 o el 2.
 
		switch (opc) // Espera recibir un 1 o un 2.
		{
		case 1:
			// Encener luz.
			cout << "Enviando: " << Luz_ON << endl; // Muestra en pantalla textos.
			Puerto->WriteData(Luz_ON, sizeof(Luz_ON) - 1); // Envía al puerto el texto "Luz_ON".
			break;
 
		case 2:
			// Apagar luz.
			cout << "Enviando: " << Luz_OFF << endl;
			Puerto->WriteData(Luz_OFF, sizeof(Luz_OFF) - 1);
			break;
 
		default: // Si haz pulsado otro número distinto del 1 y 2, muestra
			cout << "Puse del 1 al 2."; // este mensaje.
		}
 
 
		while (true) {
			int n = Puerto->ReadData(lectura, 49);
			if (n > 0) {
				lectura[n + 1] = '\0';
				break;
			}
			Sleep(1);
		}
		cout << "Recibido: " << lectura << endl;
		cout << "-------------------" << endl;
		}
}

Habías comentado algo así:

		// Tecla 'B' pulsada
		if (GetAsyncKeyState('B') & 0x8000)
		{
			// Apagar luz.
			cout << "Enviando: " << Luz_OFF << endl;
			Puerto->WriteData(Luz_OFF, sizeof(Luz_OFF) - 1);
		}

Pero no funcionaba, daba cosas raras.

Me conformo lo de enviar datos al puerto serie y acto seguido responde desde Arduino, hasta ahí bien, solo falta pulsar una tecla, desde que detecta la tecla, a enviar datos, no que primero pulse una tecla, luego Enter para enviar datos como hasta ahora.