Ответ кроется в том числе в исходном коде самой функции ToLower(). Как мы видим, сначала идёт итерация по входному массиву для определения того, состоит ли массив из обычных ASCII-символов (и дополнительно проверка на корнер-кейс в случае со строкой и без того в ловеркейсе). В случае, если в строке не присутствуют unicode-символы, берётся беспонтовый алгоритм со смещением, равным разнице алфавитов в нижнем и верхнем регистрах. Сравнивать производительность с нашим вариантом я не буду, так как мне лень не имеет смысла и оба варианта достаточно шустры. В результате, мы итерируемся дважды по одному и тому же массиву. И не дай боже нам встретится unicode-символ! Ибо только бог знает, как работает та функция, поскольку там творятся страшные вещи. Очень страшные вещи. Даже не пытайтесь понять, что там происходит